KR101279446B1 - 개량형 파스너를 구비한 파이프 클램프 - Google Patents

Abstract

밴드 및 너트와 볼트 파스너를 가지고 있는 밴드 클램프에 관한 것이다. 밴드는 볼트를 수용하기 위한 구멍을 각각 구비하고 반경방향으로 뻗어있는 대향 플랜지를 포함하고 있다. 볼트는 넥, 너트를 수용하기 위한 나사형 몸체, 및 넥으로부터 나사형 몸체로의 테이퍼 변화부를 포함하는 섕크를 가지고 있다. 한 실시예에서는, 넥의 일부가 몸체와 공동면을 가지도록 테이퍼 변화부는 생크 둘레로 부분적으로만 뻗어있다. 볼트를 조이는 동안, 플랜지 구멍의 반경방향 내측을 향한 면은 나사형 몸체와 맞물리고, 테이퍼 변화부를 가로지르거나 접하여 지나지않고 나사형 몸체를 따라 공동면을 가로질러 넥 상으로 슬라이딩할 수 있다. 다른 실시예에서, 너트는 너트가 볼트 상에서 소정 축 위치로 조여졌을 때 테이퍼 변화부와 맞물리는 각이있는 숄더를 가지고 있다.

밴드 클램프, 플랜지, 밴드, 볼트, 파스너, 섕크, 절결 세그먼트

Description

개량형 파스너를 구비한 파이프 클램프{PIPE CLAMP WITH IMPROVED FASTENER}

본 발명은 일반적으로 밴드 클램프, 파이프 커플러 등과 같은 파이프 클램프에 관한 것이다.

밴드 클램프는 일반적으로 자동차 배기 시스템의 배기 파이프와 같은, 파이프, 호스, 및 다른 관 부재를 서로 연결하기 위하여 사용된다. 이러한 연결은 대체로 두 관 부재의 망원경식 겹침 이음 또는 양단 맞닿음 이음으로 구성된다. 관 부재들 사이의 연결은 누출을 방지하는 적절한 유체기밀 밀폐를 제공해야만 효과적이다. 연결은 또한 고도의 기계적 강도를 가져야하며 용이하게 해체될 수 있어야한다.

종래 파이프 클램프는 원통형 몸체 부분으로 형성된 밴드를 가지고 있고, 이 원통형 몸체부는 이어지는 관 부재의 주위를 둘러싼다. 원통형 몸체는 마주하여 반경방향으로 뻗어있는 연결 플랜지들에서 종결하고, 이 연결 플랜지는 플랜지들을 관통해 가로질러 뻗어있는 파스너에 의해 관 부재 둘레로 느슨해지거나 함께 당겨진다. 파스너가 조여짐으로써 대향 플랜지들이 서로 당겨져, 그에 의해 밴드에 스트레인이 가해진다. 이러한 스트레인은 관 부재에서의 반경방향을 향한, 압축 체결 하중(clamp load)을 야기한다. 파스너의 죄임에 의해 밴드가 조여질 때 관 부 재 상에 균등한 분배의 많은 반경방향의 힘을 제공하도록 플랜지들 사이에 반동 부재가 제공될 수 있다. 어쨌든, 파스너는 밴드로부터 관 부재에 일정한 체결 하중을 부여하도록 밴드의 플랜지들을 함께 잡아당기는 일정한 죄임력을 가할 수 있어야 한다.

몇몇 종래 밴드 클램프 설계들은 특히 밴드 클램프가 조여질 때 밴드 클램프 구성요소의 공차 스택업(tolerance stackup)이 간섭 조건을 야기하는 경우 항상 일정한 체결 하중을 야기하지 않는다. 전형적인 종래 밴드 클램프(210) 및 관련된 볼트(248)가 종래 기술의 도 6 내지 9에 나타나있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 볼트(248)는 볼트(248)의 한 단부를 한정하는 헤드(256), 및 헤드(256)로부터 길이방향으로 뻗어있고 볼트(248)의 대향하는 단부에서 종결하는 원통형 섕크(276)를 포함하고 있다. 섕크(276)는 폐쇄형 슬롯(281)을 갖춘 슬롯형 넥(280), 슬롯형 넥(280)에 비하여 비교적 축소된 직경의 나사형 몸체(284), 및 넥(280)과 몸체(284) 사이에 제공된 원뿔형 변화부(286)를 포함하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 섕크(276)는 밴드(216)의 대향 플랜지(226, 228) 및 대향 플랜지(226, 228)들 사이에 위치된 반동 부재(242)를 통해 뻗어있고, 슬롯형 넥(280)은 볼트가 우연히 플랜지로부터 미끄러져 빠지는 것을 방지할 정도로 플랜지(228) 상에서 볼트와 반동 부재의 선 조립이 가능한, 반동 부재(242)를 통한 억지 끼워맞춤에 적절하다. 도 7에 나타난 바와 같이, 볼트(248) 상에서 너트(252)를 조이기 이전에, 섕크(276)와 플랜지(226)의 구멍(272)의 정상부 사이에 틈새가 있다. 하지만, 도 8에 나타난 바와 같이, 너트(252)가 조여질 때, 구멍(272)의 정상부는 섕크(276)에 근접하게 당겨진다. 도 9에 나타난 바와 같이, 볼트(248)와 밴드(216)의 재료가 최대로 되는 상태와 같은 몇몇 상황하에서는, 플랜지(226)의 구멍(272)의 정상부는 슬롯형 넥(280) 대신에 나사형 몸체(284)에 최초로 접촉하게 된다. 너트(252)가 더 조여짐에 따라, 밴드(216)의 플랜지(226) 구멍(272)의 정상부는 상이한 직경들의 몸체(284)와 넥(280) 사이의 원뿔형 변화부(286)를 실질적으로 끼워맞춤하고 가로지른다. 이러한 간섭 조건에서는, 너트(252)에 가해지는 런다운(rundown) 토크가 맥동하기 쉬워, 일정치 않은 너트 토크를 초래하게 되고, 이 너트 토크는 예상치 못한 체결 하중으로 변화된다. 다음으로, 예상치 못한 체결 하중은 이음 강도에 있어서 변수를 초래한다.

본 발명의 한 관점에 따라, 바람직하게는 너트 및 너트의 일정한 런다운을 고려하는 볼트 파스너를 사용하여 자동차 배기 파이프를 연결하기 위한 밴드 클램프 또는 다른 관 부재가 제공되어있다. 밴드 클램프는 원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분 및 몸체 부분의 양단부에서 반경방향으로 뻗어있는 대향 플랜지를 포함하는 밴드를 포함하고 있다. 플랜지 각각은 파스너의 볼트를 수용하기 위한 구멍을 가지고 있어서 밴드의 몸체 부분이 적어도 부분적으로 관 부재 둘레에 끼워지고 그 후 볼트를 사용하여 조여질 수 있다.

볼트는 제1 단부의 헤드 및 이 헤드로부터 뻗어있고 제2 단부에서 종결하는 섕크를 가지고 있다. 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 몸체 사이에 위치된 테이퍼 변화부를 포함하고 있다. 이 테이퍼 변화부는 넥의 일부가 몸체와 공동면을 가지도록 섕크 둘레에 부분적으로만 뻗어있다. 볼트를 조이는 동안, 플랜지 구멍의 반경방향으로 내측을 향한 면이 나사형 몸체와 맞물린다면, 그 다음 볼트를 더 조이는 동안, 이 구멍의 면은 나사형 몸체를 따라, 테이퍼 변화부를 가로지르거나 접하여 지나지않고 공동면을 가로질러 넥 상으로 슬라이딩할 수 있다. 이는 일정하지 않고 예상치 못한 체결 하중을 야기할지도 모르는 볼트와 플랜지 구멍 사이의 간섭을 피하는 동시에, 클램프의 선 조립을 위해 반동 부재가 볼트의 넥 상에 프레스 끼워맞춤하는 상태로 볼트가 사용되는 것을 가능케 한다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 전술한 새로운 볼트 구조 또는 볼트 전체를 둘러싸는 테이퍼 변화부를 가진 종래 볼트와 함께 너트를 사용하는 밴드 클램프가 제공되어있다. 너트는 너트가 볼트 상에 조여질 때 테이퍼 변화부와 맞물려서 볼트 상에서 너트를 더 나사체결하는 데에 필요한 토크의 급증을 야기하는 숄더를 가지고 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라, 원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하는 밴드를 제공하고, 이 몸체 부분은 몸체 부분의 양단부에 위치되고 반경방향으로 뻗어있는 한 쌍의 대향 플랜지를 가지는 단계;

제1 단부의 헤드 및 헤드로부터 뻗어있고 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하는 볼트를 대향 플랜지의 구멍을 통해 삽입시키고, 이 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 몸체 사이의 테이퍼 변화부를 포함하는 단계;

숄더를 가진 너트를 볼트의 나사형 몸체에 조립하는 단계;

너트에 가해지는 토크를 모니터하는 단계; 및

볼트의 섕크의 테이퍼 변화부와 너트의 숄더의 맞물림으로 인한 토크 증가가 모니터될 때까지 볼트에 너트를 조이는 단계를 포함하고 있는 관 부재 둘레로 밴드 클램프를 조이는 방법이 제공되어있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밴드 클램프의 사시도;

도 2는 도 1에 나타난 밴드 클램프의 부분 횡단면도;

도 3은 도 1에 나타난 밴드 클램프에 사용된 볼트의 사시도;

도 4는 도 3의 볼트의 4-4선을 따라 취한 횡단면도;

도 5a는 본 발명의 제2 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 너트의 횡단면도;

도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따라 도 5a의 너트를 사용하는 밴드 클램프의 부분 횡단면도;

도 6은 종래 기술에 따른, 도 7 내지 9에 도시될 종래 밴드 클램프에 사용된 종래 기술의 볼트의 사시도;

도 7은 종래의 너트가 최초로 볼트에 나사체결된 상태로 도 6의 종래 볼트를 사용하는 종래 기술의 밴드 클램프의 측면도;

도 8은 클램프가 조여짐에 따라 너트가 볼트에 부분적으로 나사체결되어지는 것을 예시한, 도 7의 종래 기술의 밴드 클램프의 측면도; 및

도 9는 클램프가 더 조여짐에 따라 너트가 볼트에 더 나사체결되어지는 것을 예시한, 도 7의 종래 기술의 밴드 클램프의 다른 측면도.

이제 도면을 참조하면, 본 발명은 차량 배기 시스템에서 파이프 이음을 형성하도록 파이프 단부들을 서로 연결하는 데에 특히 사용하기 적합한 밴드 클램프의 두 개의 바람직한 실시예에 도시되어있다. 배기 시스템 적용장치에서, 밴드 클램프는 바람직하게 강철로 만들어진다. 예시된 예에서는, 본 발명은 카셀(Cassel) 등의 미국 특허 4,629,226호에 나타난 방식으로 죄임 기구의 단일 볼트를 구비한 밴드 클램프를 가지고 있다. 본 발명은 또한 카셀의 미국 특허 4,813,270호 또는 아메져(Amedure) 등의 미국 특허 6,758,501호에 개시된 바와 같은 두 개의 볼트를 구비한 죄임 기구를 가질 수 있다. 본 발명은 많은 다른 적용장치에 유용하고 많은 다른 실시예에서 실시될 수도 있다는 것을 설명에 따라 이해할 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 망원경식 겹침 상태로 파이프를 연결하는 것을 가능케 하는 밴드 클램프 뿐만 아니라 양단 맞닿음 구성에 적합한 파이프에 적용되는 파이프 커플러에도 사용될 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, 용어 "밴드 클램프"는 파이프 커플러와 밴드 클램프 둘 다를 말하는 것으로 사용된다. 또한, 용어 '축방향으로', '회전각도로', 및 '축방향으로'는 예시된 파이프 커플러의 일반적인 원형상에 대한 방향성을 말하는 것이어서, 축 방향은 이 원형상의 길이방향으로 또는 축을 따라 뻗어있고, 반경 방향은 이 축으로부터 방사상으로 뻗어있고, 회전각도는 밴드 클램프의 원주 둘레에 있어서 지점에서의 위치를 말하는 것이다.

도 1은 바람직한 제1 실시예에 따라, 망원경식 관계로 각각 내측 파이프와 외측 파이프(12 및 14)의 겹치기 이음 위에 적용되는 밴드 클램프(10)를 나타내고 있다. 외측 파이프(14)는 밴드 클램프(10) 아래로 파이프의 중첩 영역을 제공하도록 내측 파이프(12) 위에 뻗어있는 겹침 부분을 가지고 있다. 파이프들 사이에 유체 밀폐를 제공하기 위하여, 접기 가능한 밀폐 구역(미도시)이 중첩 영역의 외측 파이프(14)에 제공되어있다. 이 파이프 이음은, 예를 들면, 전술된 미국 특허 4,629,226호에 도시된 타입으로 구성된다.

밴드 클램프(10)는 클램프 밴드(16)와 파스너 또는 죄임 기구(18)를 포함하고 있다. 밴드(16)는 바람직하게 밀폐 구역 상에서 외측 파이프(14) 둘레에 일직선으로 배치된다. 또한, 본 발명은 파이프(12, 14)들 중 하나 또는 둘 다와 밴드(16) 사이에 개재될 수 있는 밀폐 슬리브 및/또는 개스킷(미도시)를 포함하고 있다. 어쨌든, 밴드(16)는 실질적으로 횡단면이 원형이거나 둥그스름하다. 밴드(16)는, 파이프(14) 상에서 밀폐 구역 둘레를 끼워 맞춤하기에 적합하고 대체로 원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분 또는 영역(22)을 가지고 있고, 대체로 반경방향으로 뻗어있는 한 쌍의 측벽 또는 몸체 영역(22)으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있는 한 쌍의 플랜지(26 및 28)를 포함하는 채널형 부분 또는 영역(24)을 또한 가지고 있다. 밴드(16)는 단일편의 시트 재료로 만들어지고 바람직하게는 밴드의 각각의 자유 단부가 외층 또는 플랩(32 및 34)을 형성하도록 되접어 포개어지고, 이 외층 또는 플랩은 내층에 대면하여 맞닿아 내층을 덮는다. 이러한 방식으로, 플랜지(26 및 28)와 몸체 영역(22)의 일부는 두 겹의 두께로 만들어진다. 하지만, 변경적으로, 플랜지(26, 28)는 단일 층으로 될 수 있고, 플랜지의 자유 단부는 두 겹 의 두께를 제공하도록 되접어 포개어지지 않는다. 두 겹의 두께는 단일 층 밴드(16) 부분의 단면적과 동일하거나 그것보다 큰, 플랜지(26, 28)를 통한 단면적을 제공한다. 플랩(32 및 34)은 리벳, 용접물 등과 같이, 플랩(32 및 34)에 대한 내층의 어긋남을 방지하는 각각의 파스너(33, 35)에 의해 밴드(16)의 내층에 고정된다. 플랜지(26, 28)는, 멈춤 부재(36 및 38)를 구성하는 각각의 측 방향의 플랜지 또는 손잡이와 함께 플랩의 외측 단부에 제공되어있다.

밴드(16)는 죄임 기구(18)에 의해 파이프(16) 둘레에서 조여진다. 죄임 기구(18)는 제동 쐐기 또는 반동 부재(42)를 포함하고 있고, 이 제동 쐐기 또는 반동 부재는 채널형 영역(24) 내에 배치되어있고 파이프(14)의 외면상에 안착하기에 적합한 쐐기 또는 반동 부재의 내측 단부를 가지고 파이프(14)로부터 외측으로 뻗어있다. 이러한 목적을 위해, 반동 부재(42)는 파이프(14)에 따르는 아치형 구성의 내면을 가지고 있다. 반동 부재(42)에는 서로 등을 맞댄 한 쌍의 오목면(44 및 46)이 제공되어있다. 죄임 기구(18)는 볼트(48), 너트(52), 및 플랜지(26)의 바깥쪽에 배치된 스페이스 바(54)와 와셔(55)를 포함하고 있다. 바(54)는 반동 부재(42)의 오목면에 대향하는 볼록면을 가지고 있다. 볼트(48)는 반동 부재(42)의 오목면(46)에 마주하여 플랜지(28)의 바깥쪽에 배치되는 볼록면을 구비한 바 형태의 헤드(56)를 가지고 있다. 볼트(48)는 플랜지(26 및 28)의 구멍 또는 볼트 홀(72, 74), 반동 부재(42), 와셔(55) 및 스페이스 바(54)를 통해 뻗어있다.

밴드 클램프(10)가 조립되고 너트(52)가 볼트(48) 상에서 조여지는 경우, 부품들의 관계가 도 1 및 2에 도시되어있다. 너트(52)가 조여지기 전에, 채널형 영 역(24)의 플랜지(26 및 28)가 반동 부재(42)에 접하여 안착되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 너트(52)가 조여질 때, 볼트 헤드(56)와 스페이스 바(54)는 서로 다가가고 플랜지(26 및 28)가 반동 부재(42)와 맞닿도록 플랜지를 누른다. 죄임 정도에 따라, 플랜지(26, 28)는 부분적으로만 반동 부재(42)에 접하여 안착될 수 있다. 이러한 죄임 작용의 결과로서, 둥근 영역(22)이 파이프(12, 14) 둘레로 단단히 맞물려 팽팽하게 뻗어있다. 이러한 밴드 클램프(10)의 죄임 작용은 파이프 이음에서 우수한 유체 밀폐 및 고도의 인장(pull-apart) 강도를 제공하도록 밀폐 구역상에 충분한 힘을 가한다.

죄임 상태일 때의 밴드 클램프(10)의 부품들의 관계가 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 멈춤 부재(36)는 이 멈춤 부재의 하부 측에 멈춤 표면(62)을 가지고 있고, 이 멈춤 표면은 밴드 클램프(10)가 완전히 조여질 때 접합면(66)에 의해 반동 부재(42)의 상측 단부에 맞물린다. 유사하게는, 멈춤 부재(38)는 이 멈춤 부재의 하부 측에 멈춤 표면(64)을 가지고 있고, 이 멈춤 표면은 접합면(68)에 의해 반동 부재(42)의 상측 단부에 맞물린다. 클램프의 사용으로 죄임 상태에서, 반동 부재(42)의 내측 단부는 외측 파이프(14)에 접하여 견고하게 안착된다.

전술된 바와 같이, 밴드(16)는 단일편의 시트 재료로 만들어지고 밴드의 각 자유 단부는 외층 또는 플랩(32 및 34)을 형성하도록 되접어 포개어지고, 이 외층 또는 플랩은 내층에 대면하여 맞닿아 내층을 덮는다. 플랜지(26 및 28)를 미리 형성하기 전 밴드(16)를 제작하는 동안에, 밴드(16)를 평평한 상태로 하여 구멍 또는 볼트 홀(72 및 74)이 플랜지(26, 28)를 통해 천설된다. 플랜지(26, 28)를 관통한 볼트 홀(72, 74)들 사이의 소정 간격에서는, 플랜지(26 및 28)를 관통한 볼트 홀(72 및 74)들의 중심선이, 서로 정렬되고 도 2에 도시된 상태로 밴드(16)가 조여질 때 반동 부재(42)를 관통한 볼트 홀(75)의 중심선과 정렬되는 것을 야기하는 것이다. 이러한 볼트 홀(72 및 74)들 사이의 간격은 파이프(14)의 소정 직경, 반동 부재(42)의 높이 및 반동 부재(42)를 관통한 볼트 홀(75)의 위치에 따라 결정된다. 플랜지(26 및 28) 중 하나 또는 둘이 반동 부재(42)의 외측에 위치될 수 있도록 채널형 영역(24)이 더 넓게 벌려지는 것을 제외하고, 밴드(16)는 대체로 도 2에 도시된 것과 유사한 구성으로 미리 형성된다는 점을 여기에서 주목해야한다. 밴드(16)는 볼트(48) 상에서 너트(52)를 회전시키거나 조임으로써 파이프(12, 14) 둘레에 고정되고, 플랜지(26)는 실질적인 간섭없이 볼트(48) 위로 반동 부재(42)를 향해 당겨진다. 플랜지(26)와 볼트(48)의 실질적인 간섭은 앞으로 설명될 독특한 볼트 구조를 사용하여 피할 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 관점에 따른 새로운 볼트 구조를 갖춘 볼트(48)를 예시하고 있다. 볼트(48)는 볼트(48)의 제1 단부(50)를 한정하는 헤드(56), 및 헤드(56)로부터 길이방향으로 뻗어있고 제1 단부에 대향하는 볼트(48)의 제2 단부(78)에서 종결하는 원통형 섕크(76)를 포함하고 있다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 헤드(56)는 파이프(12, 14)와 밴드(16)의 축과 평행하게 대체로 길이방향으로 뻗어있는 평평한 단부 면(58), 및 플랜지(28)의 오목한 측면에 따르는 둥근 부분(60)을 포함하고 있다. 도 3을 또 참조하면, 볼트(48)는 도 1에 나타난 볼트 의 배향으로부터 90도 회전시킨 것으로 도시되어있다. 섕크(76)는 내부에 형성된 하나 이상의 폐쇄형 슬롯(82)을 갖춘 슬롯형 넥(80), 슬롯형 넥(80)에 비하여 비교적 축소된 직경의 나사형 몸체(84), 및 넥(80)과 몸체(84) 사이에 제공된 원뿔형 변화부(86)를 포함하고 있다. 볼트(48) 상에서 너트 런다운의 일정성(consistency)을 향상시키기 위해, 종래 섕크 구조는 종래 밴드 클램프 볼트와 관련된 전형적인 둥근 단면형상으로부터 수정되었다.

도 4에 잘 도시되어있는 바와 같이, 섕크(76)의 넥(80)은 단면이 오벌형(oval)인 것이 바람직하다. 여기에 정의된 바와 같이, 오벌형은 비원형을 의미함에 따라, 오벌형은 달걀형, 타원형, 또는 깎은 원(truncated circle)이나 깎은 타원(truncated ellipse)과 같은 형상을 포함하고 있고, 구분적으로 연속적이지 않은 형상 또는 수학적으로 정의되는 기하학적 형상을 포함하고 있다. 타원형은 각각의 지점으로부터 두 개의 고정 지점까지의 거리의 합이 일정하게 되는 점들에 의해 형성된 평면 폐곡선을 의미한다. 예를 들면, 타원은 교축 원뿔(intersected cone)의 축, 밑변, 또는 모선(generatrix)과 평행하지 않은, 원뿔 영역 중의 평면일 수 있다. 깎은 원 또는 깎은 타원은 원이나 타원의 원주 둘레에서 하나 이상의 부분이 원주방향으로 잘라내진 원 또는 타원을 의미한다. 예를 들면, 대향하는 편평면이 곡선상의 두 지점을 현 모양으로 뻗어있어서, 그에 따라 곡선이 편평면에 의해 깎일 수 있다. 다른 예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 섕크(76)는, 실질적으로 소직경(91)을 한정하는 대향 아크 세그먼트(arc segment)에 의해 깎이는 대직경(89)을 가질 수 있다. 즉, 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이, 섕크(76)는 섕크의 적어도 일부가 하나 이상의 절결 세그먼트 부분(90)에 의해 더 형성되는 부분 원통형 단면(88)을 가지고 있는 것으로 이러한 예가 예시되어있다. 여기에 정의된 바와 같이, 절결 세그먼트는 하나 이상의 점, 선, 평면, 곡면, 호 등에 의해 절결되는, 대체로 원통형의 단면의 일부를 의미할 수 있다. 또한, 소정의 절결 세그먼트 부분(90), 테이퍼 변화부(86)는 반드시 연속의 환형으로 섕크(76)를 둘러싸는 것은 아니다. 반대로, 테이퍼 변화부(86)는 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 비연속 테이퍼 부분을 포함할 수 있다.

도 2 및 3을 참조하면, 오벌형 섕크(76)는 밴드(16)의 플랜지(26)의 일부가 볼트(48)에 접촉할지 모르는 영역에서 나사형 몸체(84)와 슬롯형 넥(80)의 직경차를 최소화한다. 예를 들면, 이러한 영역은 플랜지(26)의 구멍(72)을 부분 형성하는, 반경방향으로 내측을 향한 면(73)이 될 수 있다. 최소화된 공동면(87)이 절결 세그먼트(90)에 의하여 나사형 몸체와 슬롯형 넥 사이에 형성되어있다. 본 발명은 도 3 및 4에 도시된 두 개의 대향 절결 세그먼트와는 다르게 제공될 수도 있는 단일의 절결 세그먼트(90)를 예상할 수 있다. 따라서, 용어 최소화된 공동면은 몸체와 넥 사이에서 최소한의 인접면을 의미하고 단차부나 변화부를 의미하지 않는다.

그러므로, 너트(52)가 볼트(48) 상에서 조여짐에 따라, 본 발명의 새로운 구조 특징으로 플랜지(26)는, 플랜지(26)와 종래 볼트 구조의 원뿔형 변화부 사이에서 실질적인 간섭을 초래하지 않고 볼트(48)의 섕크(76)에서 좀더 매끄럽게 이동한다. 즉, 볼트(48)는 플랜지(26)에 대하여 볼트(48)의 실질적인 슬라이딩 끼움이 적용되도록 설계된다. 이 슬라이딩 끼움은, 실질적인 간섭없이 플랜지(26)가 위에 서 슬라이딩하는 최소화된 공동면, 즉 직경(87)을 형성하는 절결 세그먼트 부분(90), 또는 섕크(76)의 오벌형 부분을 사용함으로써 가능하게 된다. 따라서, 너트(52)의 런다운 기간에 걸쳐 필요로 하는 많은 일정한 토크를 사용하여 너트(52)가 볼트(48)에 체결될 수 있다.

일반적으로, 밴드 클램프에서 볼트에 대한 너트의 런다운은 다른 파스너 적용장치보다 독특하다. 많은 파스너 적용장치는 가해지는 임의의 너트 토크에서의 소정의 신장력량에 기초하여 설계된다. 하지만, 본 발명의 발달에 있어서, 밴드 체결 하중은 가해지는 토크에서 볼트에 대한 너트의 축 위치를 모니터함으로써 정밀하게 산정될 수 있다. 너트가 볼트 상에서 조여감에 따라, 밴드의 대향 플랜지가 서로 당겨져, 그에 따라 밴드에 스트레인이 가해진다. 따라서, 체결 하중은 너트의 축선 체결량과 서로 관련이 있을 수 있다.

따라서, 도 5a 및 5b는 나사형 부분(92), 카운터보어(counterboar)(94), 및 숄더(96)에 의해 형성된 관통 보어를 가진 너트(152)를 포함하는 본 발명의 바람직한 제2 실시예(110)를 함께 예시하고 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 이 너트(152)는 도 6에 도시된 바와 같은 종래 볼트 또는 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 볼트가 될 수 있는 볼트(148)와의 예상할 수 있는 축방향 맞물림에 특히 적합하다. 볼트(148)는 밴드(116)의 대향 플랜지(126, 128) 및 반동 부재(142)에 관통 삽입된다. 볼트(148)의 섕크(176)의 나사형 몸체(184)와 원주방향으로 상호 맞물리기 위하여 나사형 부분(92)이 제공된다. 예시된 예에서, 숄더(96)는 볼트(148)의 섕크(176)의 테이퍼 변화부(186)와 완전하게 축방향으로 맞물리는 챔퍼 의 형태이다. 챔퍼(96)와 테이퍼 변화부(186)의 맞물림 형상은, 볼트(148) 상에서 너트(152)의 런다운 동안 필요한 토크에 있어서, 토크 급경사, 또는 토크 단차를 야기하는 소정의 바람직한 축 위치에서 맞물리도록 설계된다. 즉, 바람직하게 테이퍼 변화부(186)는 최적의 체결 하중과 관련이 있는, 헤드(156)로부터 볼트(148)의 섕크(176)을 따른 소정 거리에 축방향으로 위치되어있다. 이러한 바람직한 소정 거리는 논리적인 계산 또는 정기적인 실험을 사용하여 주어진 클램프 구성에 대해 성립될 수 있다. 너트(152)는 섕크(176) 상의 소정 위치에서 테이퍼 변화부(186)와 챔퍼(96)의 맞물림으로 인하여 너트(152) 상의 런다운 토크가 갑자기 맥동할 때까지 볼트(148)에 대해 조여질 수 있다. 너트를 더 체결하는데에 필요한 토크의 이러한 갑작스러운 증가는 너트 러너(미도시)와 같은 종래 조립 시스템의 도구를 모니터하고 수월하게 이용가능한 토크를 사용하여 쉽게 간파될 수 있다. 토크의 맥동이 발견될 경우, 너트 러너는 중지하고 그 후 클램프는 완전히 조여진 거라고 볼 수 있다. 적절한 토크로 설정된 수동 토크의 렌치도 사용될 수 있다. 상응하는 너트(52)와 볼트(148)의 치수뿐만 아니라, 챔퍼(96)와 테이퍼 변화부(186)의 축 위치와 같은, 볼트 구멍(72, 74)들 사이에서 밴드 클램프의 길이의 제조 공차는 매우 정밀하게 반복가능하게 유지될 수 있어서 일정한 밴드 클램프 죄임을 가능케 하고, 다음으로 주어진 직경의 파이프에 대하여 일정한 체결 하중을 가능케 한다.

본 발명에 따라 여기에 상술된 목적과 이점을 달성하는 파스너 및 관련된 밴드 클램프가 제공되는 것을 알 수 있다. 전술한 설명은 본 발명의 바람직한 실시 예로 구성되고 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않는다는 것은 알 수 있다. 다양한 다른 실시예와 개시된 실시예에 대한 다양한 변형과 수정이 당업자에게는 자명한 사항이다. 예를 들면 반동 부재는 도면에 도시된 별개의 구성요소보다는, 플랜지 중 하나에서 뻗은 일체의 단일 연장부로 실시될 수 있다. 이러한 모든 변형과 수정이 본 발명의 기술범위 내에 있도록 의도될 것이다.

본 명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 바와 같이, "예를 들면" 및 "이와 같이"라는 용어와 "구성되다", "구비하다", "포함하다"라는 동사 및 이의 다른 동사 형태는, 하나 이상의 구성요소 또는 다른 부재의 목록과 함께 사용될 때, 상기 목록들이 다른 부가적인 구성요소 또는 부재를 배제하는 것이 아닌 확장가능 개념으로 각각 해석된다. 그 밖의 용어가 다른 해석을 필요로 하는 문맥에 사용되지 않는다면 용어는 가장 폭넓은 의미를 사용하는 것으로 해석된다.

Claims (20)

1. 밴드 클램프에 있어서,

   원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하고 있고, 상기 몸체 부분의 마주하는 단부에서 반경방향으로 뻗어있고 관통 구멍을 각각 구비한 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있는 밴드; 및

   상기 밴드가 조여질 수 있도록 상기 밴드의 대향 플랜지를 한 곳으로 잡아당기기 위하여, 볼트를 포함하는 파스너;를 포함하고 있고,

   상기 볼트는 대향 플랜지의 구멍을 관통하여 뻗어있고 제1 단부의 헤드 및 상기 헤드로부터 뻗어서 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하고, 상기 섕크는 클램프를 더 조이는 동안, 상기 섕크의 적어도 일부가 볼트의 제2 단부에 근접한 플랜지의 구멍의 내면과 맞물리는 절결 세그먼트 부분이 적어도 부분적으로 형성된 부분적으로 원통형인 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
2. 밴드 클램프에 있어서,

   원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하고 있고, 상기 몸체 부분의 양단부에서 반경방향으로 뻗어있고 관통 구멍을 각각 구비한 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있는 밴드; 및

   상기 밴드가 조여질 수 있도록 밴드의 대향 플랜지를 한 곳으로 잡아당기기 위한 파스너;를 포함하고 있고, 상기 파스너는,

   상기 대향 플랜지의 구멍을 통해 뻗어있고, 제1 단부의 헤드 및 상기 헤드로부터 뻗어서 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하는 볼트; 및

   너트를 포함하고, 상기 섕크는,

   상기 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥,

   상기 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및

   상기 넥과 몸체 사이의 테이퍼 변화부로서, 상기 테이퍼 변화부는 상기 섕크 둘레에 부분적으로만 뻗어있어, 밴드 클램프를 더 조이는 동안, 볼트의 제2 단부에 근접한 플랜지의 구멍의 내면과 맞물리는 절결 세그먼트 부분이 형성되는 테이퍼 변화부;를 포함하고,

   상기 너트는 볼트의 나사형 몸체에 나사체결되고, 너트가 볼트 상에서 조여질 때 테이퍼 변화부와 맞물려서 볼트 상에서 너트를 더 나사체결하는데에 필요한 토크의 급증을 야기하는 숄더를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
3. 관 부재를 연결하기 위한 밴드 클램프에 있어서,

   관 부재 둘레에 적어도 부분적으로 끼워지고 원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하고, 상기 몸체 부분의 양단부에서 반경방향으로 뻗어있는 대향 플랜지를 더 포함하는 밴드; 및

   상기 밴드가 관 부재 둘레로 조여질 수 있도록 밴드의 대향 플랜지를 한 곳으로 잡아당기기 위하여, 볼트를 포함하는 파스너;를 포함하고 있고,

   상기 플랜지는 각각 관통하는 구멍을 가지고 있고,

   상기 볼트는 대향 플랜지의 구멍을 관통하여 뻗어있고 제1 단부의 헤드 및 상기 헤드로부터 뻗어서 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하고,

   상기 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 몸체 사이에 위치되고 넥의 일부가 몸체와 공동면을 가지도록 섕크 둘레에 부분적으로만 뻗어있는 테이퍼 변화부를 포함하고,

   상기 넥은 적어도 부분적으로 공동면을 형성하는 절결 세그먼트 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서, 상기 넥은 절결 세그먼트 부분에서 오벌형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 구멍에는 플랜지를 관통하여 뻗어있는 반경방향 내측을 향한 면이 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 밴드가 관 부재 둘레로 조여지면 상기 절결 세그먼트 부분은 대향 플랜지의 반경방향 내측을 향한 면 중 하나 이상과 맞닿아 슬라이딩하도록 형성된 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 파스너는 볼트에 나사체결되는 너트를 더 포함하고 있고, 상기 너트가 볼트 상에서 조여짐에 따라 대향 플랜지의 반경방향 내측을 향한 면 중 하나 이상이 절결 세그먼트 부분 위에서 슬라이딩하여서, 하나 이상의 반 경방향 내측을 향한 면과 볼트의 실질적인 간섭을 줄이는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 파스너는 볼트에 나사체결되는 너트를 더 포함하고 있고, 상기 너트는 테이퍼 변화부와 맞물리는 숄더를 가지는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 너트가 볼트 상에서 조여짐에 따라, 너트의 숄더가 볼트의 섕크의 테이퍼 변화부와 맞물려서 볼트 상에서 너트를 더 나사체결하는데에 필요한 토크의 급증을 야기하는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
10. 제 3 항에 있어서, 상기 테이퍼 변화부는 섕크 둘레로 각각 180도 정도로 이격되어 뻗어있는 두 개의 비연속 테이퍼부를 포함하고 있어, 상기 볼트는 섕크 둘레에서 서로 180도로 이격되어 각각 배치된 두 개의 공동면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 플랜지 중 적어도 하나의 제1 플랜지는 반경 방향으로 굴곡된 오목면을 가지고 있고 상기 볼트의 헤드는 한 방향으로 굴곡된 볼록면을 가지고 있고, 상기 볼록 면은 소정의 상대 회전 배향에서 제1 플랜지의 오목면과 접촉하고, 상기 두 개의 공동면은 볼록면에 대하여 섕크에 지향되어서, 볼트가 상기 소정의 상대 회전 배향에서 제1 플랜지에 부착되었을 때, 두 개의 공동면은 서로 반경방향으로 이격되어있고 두 개의 비연속 테이퍼부는 서로 축방향으로 이격되어있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 볼트의 헤드의 볼록 면과 제1 플랜지의 오목면이 상기 소정의 상대 회전 배향 또는 섕크의 축을 중심으로 볼트가 180도 만큼 회전한 제2 상대 회전 배향에서 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
13. 제 3 항에 있어서, 상기 나사형 몸체는 원형 단면을 가지고 있고, 상기 넥은 나사형 몸체의 직경에 대하여 길이가 동일한 소직경 및 상기 소직경보다 긴 대직경을 포함하는 오벌형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 볼트의 헤드는 넥의 소직경이 밴드의 반경방향을 따라 뻗도록 플랜지와 접촉하는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
15. 관 부재를 연결하기 위한 밴드 클램프에 있어서,

    관 부재 둘레에 적어도 부분적으로 끼워지고 원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하고, 상기 몸체 부분의 양단부에서 반경방향으로 뻗어있는 대향 플랜지를 더 포함하는 밴드; 및

    반동 부재, 스페이스 바, 및 상기 밴드가 관 부재 둘레로 조여질 수 있도록 밴드의 대향 플랜지를 한 곳으로 잡아당기기 위한 파스너를 포함하는 죄임 기구;를 포함하고 있고;

    상기 플랜지는, 내층과 외층을 형성하도록 되접어 포개어지고 몸체 부분으로부터 플랜지의 외측 자유 단부까지 반경방향으로 뻗어있는 밴드의 단일 연장부로 형성되고, 상기 내층과 외층은 함께 정렬된 구멍 및 다른 플랜지를 향한 볼록 내면과 오목 외면이 각각의 플랜지에 형성되고 반경방향으로 굽힌 측단면을 가지고 있고, 상기 단일 연장부는 플랜지에 인접한 몸체 부분에 고정되고,

    상기 반동 부재는 플랜지의 볼록 내면과 접촉하고 서로 등을 맞댄 한 쌍의 오목면에 의해 서로 구별되는 내측 단부 및 외측 단부를 가지고 있고;

    상기 스페이스 바는 플랜지 중 제1 플랜지의 오목면과 접촉하는 볼록면을 가지고 있고, 상기 반동 부재와 스페이스 바는 플랜지의 구멍과 정렬되는 구멍을 각각 가지고 있고;

    상기 파스너는 너트, 및 구멍을 통해 뻗어있고 제1 단부의 헤드 및 헤드로부터 뻗어서 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하는 볼트를 포함하고 있고, 상기 헤드는 플랜지 중 제2 플랜지의 오목면과 접촉하는 볼록면을 가진 바를 포함하고, 상기 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 나사형 몸체 사이에 위치되고 넥의 일부가 나사형 몸체와 공동면을 가지도록 섕크 둘레에 부분적으로만 뻗어있는 테이퍼 변화부를 포함하고, 상기 나사형 몸체는 원형 단면을 가지고 있고 넥은 나사형 몸체의 직경에 대하여 길이가 동일한 소직경 및 상기 소직경보다 긴 대직경을 포함하는 오벌형 단면을 가지고 있고;

    상기 플랜지의 구멍에는 플랜지를 통해 뻗어있는 반경방향 내측을 향한 면이 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 넥은 테이퍼 변화부의 비연속에 의해 형성된 공동면에서, 그리고 상기 공동면을 적어도 부분적으로 형성하는 절결 세그먼트 부분에서 나사형 몸체와 접촉하여서, 파스너의 죄임 동안 제1 플랜지의 반경방향 내측을 향한 면은 나사형 몸체와 맞물리고, 더한 죄임 동안 나사형 몸체로부터 공동면을 따라, 그리고 상기 절결 세그먼트 부분을 따라, 테이퍼 변화부와 맞물리지 않고 넥으로 슬라이딩될 수 있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
16. 관 부재 둘레로 밴드 클램프를 조이는 방법에 있어서,

    원주방향으로 뻗어있는 몸체 부분을 포함하고 있고, 상기 몸체 부분의 양단부에 위치되어 반경방향으로 뻗어있는 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있는 밴드를 제공하는 단계;

    상기 대향 플랜지의 구멍을 통해, 제1 단부의 헤드 및 헤드로부터 뻗어서 제2 단부에서 종결하는 섕크를 포함하는 볼트를 삽입시키는 단계;

    적어도 일부는 절결 세그먼트 부분에 의해 형성된 부분적으로 원통형인 단면을 가지고 있는 볼트 넥을 제공하는 단계로서, 상기 절결 세그먼트 부분은 너트가 볼트 상에서 조여짐에 따라 대향 플랜지 중 하나 이상과 맞닿아 슬라이딩하도록 형성된 단계;

    숄더를 가진 너트를 상기 볼트에 조립시키는 단계;

    상기 너트에 가해지는 토크를 모니터하는 단계; 및

    상기 모니터한 토크가 증가할 때까지 볼트에 대하여 너트를 조이는 단계를 포함하고 있고,

    상기 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 몸체 사이의 테이퍼 변화부를 포함하고,

    상기 너트는 볼트의 나사형 몸체에 대하여 조립되고,

    상기 모니터한 토크가 증가하는 때는 너트의 숄더와 볼트의 섕크의 테이퍼 변화부의 맞물림으로 인하여 증가하는 때인 것을 특징으로 하는 관 부재 둘레로 밴드 클램프를 조이는 방법.
17. 삭제
18. 제 1 항에 있어서, 상기 섕크는 헤드로부터 제2 단부를 향해 뻗어있는 넥, 제2 단부로부터 제1 단부를 향해 뻗어있는 나사형 몸체, 및 넥과 나사형 몸체 사이에 위치된 테이퍼 변화부를 포함하고 있고, 상기 넥은 부분 원통형 단부를 가지고 있고, 상기 테이퍼 변화부는 넥의 절결 세그먼트 부분이 나사형 몸체와 공동면을 가지도록 섕크 둘레에 부분적으로만 뻗어있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 부분적으로 원통형인 단면은 마주하는 두 개의 절결 세그먼트 부분이 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.
20. 제 2 항에 있어서, 상기 넥은 오벌형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 밴드 클램프.

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