KR101347169B1 - 탭핑나사 - Google Patents

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KR101347169B1
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Abstract

(과제)수지제, 알루미늄 합금제 등의 연질재제의 워크의 체결에 적합한 탭핑나사를 제공한다.
(해결수단)통상의 나사산(10)과, 당해 통상의 나사산(10)보다 큰 직경의 너트성형 나사산(12)을 구비하고, 상기 너트성형 나사산(12)보다 두부측에 위치하는 상기 통상의 나사산(10)의 피치 중에서, 어느 하나의 피치가 다른 피치보다도 크게 설정한 탭핑나사(1)에 의한다.
이 탭핑나사(1)는, 토션토크의 감소 및 체결력의 향상을 겸비하는 것이 되어, 연질재제로부터 경질재제까지 모든 워크에 적용할 수 있는 것이 된다.

Description

탭핑나사{SELF-TAPPING SCREW}
본 발명은, 알루미늄 합금제, 마그네슘 합금제 혹은 수지제 등의 연질재제의 워크에 부품을 부착하기 위한 나사로서, 이러한 연질재제의 워크에 형성된, 나사가 없는 하부구멍에 너트를 성형하면서 나사를 나사체결을 하는 탭핑나사에 관한 것이다.
최근 많이 보급되고 있는 휴대전화, PC 및 휴대형 음악 플레이어 등의 전기제품에 있어서는, 그 경량화, 소형화 및 가공성의 장점으로부터 알루미늄 합금이 많이 사용되고 있고, 이것에는 부품을 부착하기 위해서 많은 나사가 사용되고 있다.
여기에서, 상기 나사의 일례로서는 일본국 특허제4490358호 공보에 나타나 있는 탭핑나사가 있다. 이 탭핑나사는, 다리부에 성형되는 통상의 나사산과, 이 통상의 나사산보다 큰 직경의 너트성형 나사산을 구비하고 있고, 당해 너트성형 나사산에 의하여 너트를 성형하면서 워크에 나사체결을 하도록 구성되어 있다. 또한 통상의 나사산의 피치는 모두 동일하게 설정되어 있다. 이러한 구성에 의하여, 체결회전에는, 너트산에 통상의 나사산의 양 플랭크면이 접촉하지 않으므로, 체결토크가 감소됨과 아울러 워크의 깨어짐을 방지할 수 있다.
특허문헌1 : 일본국 특허제4490358호 공보
그러나 상기 탭핑나사에서는 그 구성에 의한 대가로서, 체결고정시에는 너트산에 통상의 나사산의 어느 플랭크면도 접촉하지 않으므로, 충분한 체결력을 얻을 수 없어 느슨해지기 쉽게 되어 있다.
통상의 나사산과, 당해 통상의 나사산보다 큰 직경의 너트성형 나사산을 다리부에 성형한 탭핑나사에 있어서, 상기 너트성형 나사산보다 두부측에 위치하는 상기 통상의 나사산의 피치 중에서, 어느 하나의 피치가 다른 피치보다도 크게 설정되어 있다.
이러한 탭핑나사에 의하면, 통상의 나사산의 압력측 플랭크면과 너트산의 압력측 플랭크면과의 거리가, 통상의 나사산의 유격측 플랭크면과 너트산의 유격측 플랭크면의 거리보다도 접근하게 된다. 그런데, 체결회전시에는, 통상의 나사산은 체결방향으로 가압되면서 나사체결을 하게 되므로, 통상의 나사산의 압력측 플랭크면과 너트산의 압력측 플랭크면의 접촉저항은 작다. 한편 체결고정시에는 축력의 작용에 의하여 통상의 나사산의 압력측 플랭크면이 너트산의 압력측 플랭크면에 접근하여 접촉하기 때문에 체결력이 상승한다. 그 때문에 본 발명의 탭핑나사는, 토션토크의 감소 및 체결력의 향상을 겸비한 것이 된다. 따라서 알루미늄 합금제, 수지제 등의 연질재제의 워크에 사용하여도 깨어짐이 발생하지 않고 또한 충분한 체결력을 발휘할 수 있는 것이 된다.
또한 상기 통상의 나사산의 압력측 플랭크각이 상기 너트성형 나사산의 압력측 플랭크각보다도 작게 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 탭핑나사에 의하면, 체결고정시에는 당해 통상의 나사산의 산마루가, 상기 너트산의 압력측 플랭크면을 파고 들어가므로 체결력의 더 한층의 상승을 기대할 수 있다.
본 발명의 탭핑나사는, 토션토크의 감소 및 체결력의 상승에 의하여 연질재제로부터 경질재제까지 모든 워크에 적용할 수 있는 것이 된다.
[도1]본 발명의 실시형태를 나타내는 전체도이다.
[도2]본 발명의 체결회전상태를 나타내는 일부를 확대한 단면도이다.
[도3]본 발명의 체결고정상태를 나타내는 일부를 확대한 단면도이다.
[도4]본 발명의 제2실시형태에 있어서 체결회전상태를 나타내는 일부를 확대한 단면도이다.
[도5]본 발명의 제2실시형태에 있어서 체결고정상태를 나타내는 일부를 확대한 단면도이다.
[도6]본 발명의 제3실시예를 나타내는 일부를 확대한 단면도이다.
이하, 본 발명의 제1실시형태를 도1 내지 도3에 의거하여 설명한다. 도1에 있어서, 1은 두부(2)와 이것에 일체로 형성된 다리부(3)로 이루어지는 탭핑나사로서, 탄소강, 스테인레스강 등의 경질재료로 이루어진다. 두부(2)에는 탭핑나사(1)에 나사체결 구동력이 드라이버 비트(도면에는 나타내지 않는다)로부터 전달되는 구동구멍(4)이 형성되어 있다. 이 두부(2)에 일체로 형성된 상기 다리부(3)에는 통상의 나사산(10)이 두부(2)의 좌면(5)의 부근에서 다리부 선단이 위치하는 방향으로 나선상으로 연장되고 있다.
한편 상기 다리부(3)의 선단측에는, 상기 통상의 나사산(10)보다도 작은 직경의 안내 나사산(11)이 성형되어 있다. 이 안내 나사산(11)은, 워크(20)에 형성되어 있는 하부구멍(21)의 지름과 동일한 직경이거나 이것보다 약간 크게 설정되어 있다. 또, 워크(20)는, 수지제, 알루미늄 합금제 등의 연질재료로 이루어진다.
또한 상기 통상의 나사산(10)과 안내 나사산(11) 사이에는 보통 나사산(10)보다도 큰 직경의 너트성형 나사산(12)이 성형되어 있다. 이들 통상의 나사산(10), 너트성형 나사산(12) 및 안내 나사산(11)을 연속하도록 접속하여 다리부에는 나사산이 성형되어 있다.
도2에 나타나 있는 바와 같이 너트성형 나사산(12)에 의하여 성형되는 너트(14)의 골짜기의 밑바닥의 피치(P)는, 너트성형 나사산(12)과 안내 나사산(11)의 산마루의 피치(P)에 의하여 결정된다. 또한 너트성형 나사산(12)보다 두부측에 위치하는 통상의 나사산(10)의 산마루의 피치(P)는, 너트(14)의 골짜기의 밑바닥의 피치(P)와 동일하게 설정되어 있다. 다만 너트성형 나사산(12)의 산마루와, 이것에 인접하는 통상의 나사산(10)의 산마루의 피치(P')는, 다른 통상의 나사산(10)의 산마루의 피치(P)보다도 크게 설정되어 있다. 이에 따라 통상의 나사산(10)과 너트(14)에 어긋남이 발생하므로, 통상의 나사산(10)의 산마루가, 너트산(13)의 압력측 플랭크면(13a)이 위치하는 방향으로 어긋난 위치에 형성된다. 이러한 구성에 의하여 통상의 나사산(10)의 압력측 플랭크면(10a)과 너트산의 압력측 플랭크면(13a) 거리는, 통상의 나사산(10)의 유격측 플랭크면(10b)과 너트산(13)의 유격측 플랭크면(13b)의 거리보다도 접근한다.
또한 통상의 나사산(10) 및 너트성형 나사산(12)은, 유격측 플랭크각(α)이 크고 압력측 플랭크각(β)이 작은 비대칭 형상으로 되어 있고, 너트성형 나사산(12)의 플랭크각은 통상의 나사산(10)의 각각의 플랭크각보다 (θ)만큼 크게 형성되어 있다.
상기 탭핑나사(1)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 체결회전단계에서는, 화살표(Y1)방향으로 추진력을 부여하면서 나사체결이 이루어진다. 그 때문에 통상의 나사산(10)의 산마루 혹은 압력측 플랭크면(10a)이 너트산(13)의 압력측 플랭크면(13a)과 약간 접촉하고 있지만, 그 접촉저항은 작아서 토션토크는 높아지지 않도록 구성되어 있다. 또, 체결회전단계에서는, 통상의 나사산(10)의 산마루 혹은 압력측 플랭크면(10a)이 너트산(13)의 압력측 플랭크면(13a)과 접촉하지 않을 정도로 접근한 구성이더라도 좋다.
한편 도3에 나타나 있는 바와 같이 체결고정단계에서는, 탭핑나사(1)에 작용하는 축력에 의하여 탭핑나사(1)에는 화살표(Y2)방향으로 압력이 가해지고, 너트에는 이와는 반대방향의 화살표(Y3)방향으로 압력이 가해진다. 그 때문에 체결고정단계에서는 통상의 나사산(10)의 산마루 혹은 압력측 플랭크면(10a)과 너트산(13)의 압력측 플랭크면(13a)이 체결회전단계보다도 더 접근하여 접촉하기 때문에 접촉저항이 높아져 강력한 체결력이 얻어진다. 특히, 통상의 나사산(10) 및 너트성형 나사산(12)의 플랭크각을 상기한 설정으로 함으로써 체결고정단계에서는 통상의 나사산(10)의 산마루가 너트산(13)의 압력측 플랭크면(13a)을 파고 들어가므로, 면 상호간의 접촉과 비교하여 체결력이 상승한다.
이하, 본 발명의 제2실시형태를 도4 및 도5에 의거하여 설명한다. 제2실시형태에서 나타내는 탭핑나사(51)에 있어서는, 제1실시형태에서 나타낸 탭핑나사(1)에 대하여 피치의 설정이 다르게 된다. 도4에 나타나 있는 바와 같이 너트성형 나사산(62)의 산마루와, 이것에 인접하는 통상의 나사산(60)의 산마루의 피치(P)는, 너트(64)의 골짜기의 밑바닥의 피치(P)와 동일하게 설정되어 있다. 한편 두부측에 위치하는 통상의 나사산(60A)의 산마루의 피치(P')는, 너트(64)의 골짜기의 밑바닥의 피치(P)보다도 크게 설정되어 있다.
이에 따라 탭핑나사(51)는, 도4에 나타내는 체결회전단계에서는, 너트산(63)의 압력측 플랭크면(63a)에 대하여 접촉하는 통상의 나사산(60)과, 접촉하지 않는 통상의 나사산(60A)을 구비하기 때문에, 토션토크가 제1실시형태의 탭핑나사(1)과 비교하여 더 낮은 것이 된다. 한편 도5에 나타내는 체결고정단계에서는 축력이 작용하면, 통상의 나사산(60A)은, 너트산(63)의 압력측 플랭크면(63a)에 대하여 더 접근하여 접촉하지만, 통상의 나사산(60A)과 너트성형 나사산(62) 사이의 구간에 있는 통상의 나사산(60)은, 축력이 작용하여도 산마루 혹은 압력측 플랭크면(60a)이 너트산(63)의 압력측 플랭크면(63a)과 접촉하지 않으므로, 체결력은 제1실시형태의 탭핑나사(1)과 비교하여 낮은 것이 된다.
이상과 같이, 제1실시형태 및 제2실시형태에서 나타내는 탭핑나사(1, 51)를 워크의 재질에 따라 구별하여 사용함으로써 알맞은 토션토크 혹은 체결력을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 제3실시예를 도6에 의거하여 설명한다. 이 탭핑나사(101)는, 통상의 나사산(110)이 사다리꼴 형상을 이루는 것이다. 이 경우에는, 통상의 나사산(110)의 피치의 기준선은, 당해 통상의 나사산(110)의 윗변에 있어서 너트산(113)의 압력측 플랭크면(113a)측에 위치하는 정점을 기준으로 하여 설정한다.
또한 사다리꼴 형상의 너트성형 나사산(112)에 의하여 성형되는 너트(114)의 골짜기의 밑바닥은 평면을 이룬다. 이 경우에는, 너트(114)의 골짜기의 밑바닥의 피치선은, 너트산(113)의 압력측 플랭크면(113a)이 위치하는 끝점을 기준으로 하여 설정한다.
1 탭핑나사
2 두부
3 다리부
4 구동구멍
5 좌면
10 통상의 나사산
10a 압력측 플랭크면
10b 유격측 플랭크면
11 안내 나사산
12 너트성형 나사산
13 너트산
13a 압력측 플랭크면
13b 유격측 플랭크면
14 너트
20 워크
21 하부구멍

Claims (2)

  1. 다리부에 성형되는 통상의 나사산과, 다리부의 선단측에 성형되고 상기 통상의 나사산보다 큰 직경을 이루는 너트성형 나사산으로 이루어지는 탭핑나사에 있어서,
    상기 너트성형 나사산 및 상기 너트성형 나사산에 인접하는 통상의 나사산 사이의 피치를, 다른 통상의 나사산 사이의 피치보다도 크게 설정함으로써, 나사체결시에는 모든 통상의 나사산의 유격측 플랭크면 및 압력측 플랭크면이 쌍방 모두 너트에 접촉하지 않는 한편, 체결고정후에는 축력의 작용에 의하여 모든 통상의 나사산의 압력측 플랭크 만이 너트를 파고 들어가도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탭핑나사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통상의 나사산의 압력측 플랭크각이, 상기 너트성형 나사산의 압력측 플랭크각보다도 작게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 탭핑나사.
KR1020137028050A 2011-04-28 2011-04-28 탭핑나사 KR101347169B1 (ko)

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