KR101366168B1

KR101366168B1 - 나사 체결 장치

Info

Publication number: KR101366168B1
Application number: KR1020110085633A
Authority: KR
Inventors: 강남훈; 이성태
Original assignee: 강남훈
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-02-24
Also published as: KR20130022310A

Abstract

본 발명과 관련된 나사 체결 장치는, 인장력을 받아 제1대상물과 제2대상물을 체결할 수 있게 형성된 제1체결부재; 및 상기 제1체결부재에 체결되거나 상기 제1대상물 또는 상기 제2대상물에 체결되고, 측면에 나사산 및 상기 나사산보다 깊은 깊이로 형성된 리세스를 갖는 체2체결부재를 포함한다.

Description

나사 체결 장치{FASTENING SYSTEM}

본 발명은 나사를 이용한 체결 장치에 관한 것이다.

나사는 대상물의 체결을 위한 부품으로써 각종 산업분야에 두루 사용되고 있다. 고압의 환경이나, 고하중이 작용하는 시설물에 사용되는 나사는 크기도 커지고 체결부위도 증가한다.

전통적인 나사의 형태는 하나의 볼트에 하나의 너트를 체결한 방식으로서, 볼트 또는 너트를 직접 조이는 힘에 의하여 인장력이 발생하도록 한다. 그러나, 나사가 커짐에 따라 그에 맞는 체결공구 또는 장비도 거대하게 되고 정확한 체결도 어려워지게 되는 단점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 하나의 나사만에 의한 직접 조임을 하기보다 주나사 외에 별도로 주위의 작은 나사들을 복합적으로 활용함으로써, 주나사에 대하여 인장력을 상승시켜 결과적으로 강한 체결력을 확보할 수 있는 나사 시스템이 도입되기도 하였다.

그런데, 이 경우에도 작은 나사의 직접 조임을 전제로 하는 것이므로, 진동이나 열적 팽창 또는 수축 등으로 인하여 작은 나사의 풀림이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 작은 나사에 의하여 주나사의 인장력을 상승시킴으로써 강한 체결력을 얻도록 하는 한편, 작은 나사의 체결력도 상승시키고 풀림 문제를 최소화시킬 수 있는 나사 체결 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 나사 체결 장치는, 인장력을 받아 제1대상물과 제2대상물을 체결할 수 있게 형성된 제1체결부재; 및 상기 제1체결부재에 체결되거나 상기 제1대상물 또는 상기 제2대상물에 체결되고, 측면에 나사산 및 상기 나사산보다 깊은 깊이로 형성된 리세스를 갖는 제2체결부재를 포함하며,
상기 리세스는 상기 제2체결부재의 둘레방향을 따라 형성되고 쐐기형 단면 형태로 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1체결부재는, 볼트와, 상기 볼트에 대응하여 체결되는 너트를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 볼트 또는 너트에 상기 제2체결부재가 삽입되는 가압 나사홀이 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 가압 나사홀 및 상기 제2체결부재는 상기 볼트 또는 너트의 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2대상물에 체결 나사홀이 형성되고, 상기 제1체결부재는 상기 체결 나사홀에 삽입될 수 있게 형성된 볼트를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2대상물에 상기 제2체결부재가 삽입되는 가압 나사홀이 형성될 수 있다.

삭제

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 쐐기형 단면 형태의 리세스는 복수 개로 상기 제2체결부재의 측면에 제공되고 직선 형태의 경사면을 갖는다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 쐐기형 단면 형태의 리세스는 복수개로 상기 제2체결부재의 측면에 제공되고 곡선과 직선이 조합된 형태의 경사면을 갖는다.

삭제

본 발명과 관련된 나사 체결 장치에 의하면, 제1체결부재에 부속하여 체결되는 제2체결부재를 이용하여 제1체결부재의 결속력을 증대시킬 수 있다. 또한, 제2체결부재에 형성된 리세스는 압축력을 받았을 때 리세스의 주변의 나사산 부위를 팽창시키는 쪽으로 제2체결부재의 변형을 효과적으로 유발하므로 제2체결부재가 더욱 강하게 체결될 수 있게 하면서도 임의로 풀어지는 것을 최소화시킨다.

도 1은 본 발명과 관련된 나사 체결 장치(100)의 분해 사시도
도 2는 1의 나사 체결 장치(100)에 의하여 대상물들을 체결시킨 상태를 보인 단면도
도 3a는 본 발명과 관련된 제2체결부재(140)가 응력을 받고 있지 않을 때의 상태를 보인 단면도
도 3b는 본 발명과 관련된 제2체결부재(140)가 응력을 받고 있을 때의 상태를 보인 단면도
도 4는 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(200)의 단면도
도 5는 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(300)의 단면도
도 6은 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(400)의 단면도
도 7은 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 제2체결부재(540)의 측면도
도 8은 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 제2체결부재(640)의 측면도
도 9는 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 제2체결부재(740)의 측면도

이하, 본 발명과 관련된 나사 체결 장치를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 나사 체결 장치(100)의 분해 사시도이고, 도 2는 1의 나사 체결 장치(100)에 의하여 대상물들을 체결시킨 상태를 보인 단면도이다.

이들 도면에 도시된 것과 같이, 나사 체결 장치(100)는 제1체결부재(110)와 제2체결부재(140)가 조합된 형태로 되어 있다.

제1체결부재(110)는 제1대상물(101)과 제2대상물(102)을 직접 체결할 수 있게 되어 있다. 제1체결부재(110)가 통과될 수 있도록 제1대상물(101) 및 제2대상물(102)은 나사산이 없는 관통홀을 갖는다. 제1대상물(101)과 제2대상물(102)을 체결한 제1체결부재(110)는 인장력을 받게 된다.

도 1에 의하면, 제1체결부재(110)는 나사축(123)을 갖는 볼트(120)와, 볼트(120)에 대응하는 너트(130)를 포함하는 형태로 되어 있다. 다만, 제2체결부재(140)에 의하여 체결력을 높인 것이므로, 볼트(120)의 헤드부는 전통적인 육각머리 외에 원형 또는 임의의 형상으로 형성되는 것이 가능하다. 즉, 볼트(120)의 헤드부는 공구(tool)를 사용하기 위한 형상을 포함하고 있지 않더라도 제2체결부재(140)의 체결력에 의하여 체결이 가능하다.

제2체결부재(140)는 측면에 나사산(141)을 포함하고 있어, 볼트(120)의 헤드부에 형성된 복수의 가압 나사홀(121)에 체결된다. 가압 나사홀(121)은 볼트(120)의 헤드부를 관통하는 형태로 형성되어 있으며 내주면에 나사산이 형성되어 있다. 볼트(120)의 헤드부에 체결되는 제2체결부재(140)의 끝단은 가압 나사홀(121)을 통과하여 제1대상물(101)의 표면과 접촉하여 제1대상물(101)을 가압할 수 있게 되어 있다.

가압 나사홀(121)과 제2체결부재(140)는 볼트(120)의 헤드부의 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치된다. 도 1에 의하면, 제2체결부재(140)는 여섯 개가 둘레 방향을 따라 배치되어 있다. 다만, 설계 체결력에 따라 제2체결부재(140)의 배열의 수나 형태는 다양할 수 있다.

제1대상물(101)과 제2대상물(102)은 직접적으로는 제1체결부재(110)를 이루는 볼트(120)와 너트(130)의 체결시 발생하는 인장력에 의하여 결속된다. 제2체결부재(140)는 제1체결부재(110)의 인장력을 높이기 위하여 사용된다. 즉, 제2체결부재(140)를 체결시 볼트(120)는 압축되면서 볼트(120)의 헤드부와 제1대상물(101) 사이를 멀어지는 방향으로 힘을 가하게 되고 이러한 힘은 볼트(120)에 대하여 인장력(tension)으로 작용한다. 결과적으로 제2체결부재(140)를 조이는 힘은 제1대상물(101)과 제2대상물(102)를 강하게 고정시킨다.

도 1 및 도 2에 의하면, 제2체결부재(140)는 측면에는 나사산보다 깊은 깊이로 형성된 리세스(145)를 포함하고 있다. 리세스(145)는 제2체결부재(140)의 체결력을 증대시키고 제2체결부재(140)의 풀림을 방지하기 위해 사용되었다.

도 3a는 본 발명과 관련된 제2체결부재(140)가 응력을 받고 있지 않을 때의 상태를 보인 단면도이고, 도 3b는 본 발명과 관련된 제2체결부재(140)가 응력을 받고 있을 때의 상태를 보인 단면도이다.

도 3a는 본 발명과 관련된 제2체결부재(140)가 볼트(120)에 형성된 가압 나사홀(121)에 체결되어 있으나, 제2체결부재(140)의 끝은 아직 제1대상물(101)에 닿지 않은 상태를 보여주고 있다. 제2체결부재(140)의 나사산은 가압 나사홀(121)보다 작은 직경으로 제작되므로, 제2체결부재(140)를 조이면 쉽게 가압 나사홀(121)을 따라 위아래로 이동된다.

도 3b와 같이, 제2체결부재(140)의 끝이 제1대상물(101)에 닿게 되면, 제2체결부재(140)는 압축력을 받게 된다. 여기서 리세스(145)는 그 형태에 의하여 압축력을 받고 있는 제2체결부재(140)의 나사산(141) 부분이 팽창하는 방향으로 변형하도록 한다. 나사산(141) 부분에 약간의 변형에 발생하여도 볼트(120)의 나사홀에 대하여 접촉하는 면적은 증가된다. 따라서, 리세스(145)가 없는 경우와 제2체결부재(140)를 조이는 힘(토크)이 같더라도, 볼트(120)의 나사홀(121)에 대하여 더 강하게 밀착하는 것이 가능하다. 리세스(145)를 갖는 제2체결부재(140)의 이러한 형상은 제2체결부재(140)를 체결하기 위하여 무리한 힘을 가하지 않고도 충분한 체결력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제2체결부재(140)가 잘 풀리지 않게 하는데 효과가 있다. 반복적인 하중이나 진동이 있는 환경에서도 제2체결부재(140)는 견고한 고정상태를 유지할 수 있도록 한다.

리세스(145)는 제2체결부재(140)의 측면에 둘레방향을 따라 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 의하면, 리세스(145)는 제2체결부재(140)의 측면에 수평방향으로 연속적인 형태로 되어 있다. 이외에도 리세스(145)는 경사 방향으로 배치될 수 있으며, 복수의 딤플(dimple)이 조합된 것과 같이 비연속적으로 배치됨으로써 형성하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(200)의 단면도이다. 본 예에서도 제1체결부재(210)는 볼트(220)와 너트(230)를 포함하는 형태로 되어 있으나, 제2체결부재(240)는 너트(230)에 체결되어 있다. 너트(230)에 체결된 제2체결부재(240)는 제2대상물(202)을 가압함으로써 제1체결부재(210)의 인장력을 증대시킨다. 제2체결부재(240)의 측면에는 리세스(245)가 형성되어 있어, 체결시 나사산(241) 부위를 팽창시켜 가압 나사홀(231)과의 마찰력을 증대시킨다.

도 5는 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(300)의 단면도이다.

본 예에서 제1체결부재(310)는 제2대상물(302)에 직접 체결되는 볼트만으로 되어 있다. 제1체결부재(310)에 대응하여 제2대상물(302)에는 체결 나사홀(302a)이 형성되어 있다. 제1체결부재(310)의 인장력을 증대시키기 위하여 제1체결부재(310)에는 제2체결부재(340)가 체결된다. 제2체결부재(340)의 측면에는 리세스(345)가 형성되어 있어, 체결시 나사산(341) 부위를 팽창시켜 가압 나사홀(321)과의 마찰력을 증대시킨다.

도 6은 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 나사 체결 장치(400)의 단면도이다. 본 예에서 제1체결부재(410)는 볼트 형태로 되어 있으며, 제1체결부재(410)에 대응하여 제2대상물(402)에는 체결 나사홀(402a)이 형성되어 있다. 제1체결부재(410)의 인장력을 증대시키기 위하여 사용되는 제2체결부재(440)는 제1대상물(401)에 체결된다. 이 경우, 제2체결부재(440)의 체결시 제1대상물(401)과 제2대상물(402) 사이는 멀어지는 방향으로 힘을 받게 되나, 제1체결부재(410)의 인장력에 의하여 상호 결속 상태를 유지하게 된다. 마찬가지로 제2체결부재(440)의 측면에는 리세스(445)가 형성되어 있어, 체결시 나사산(441) 부위를 팽창시켜 가압 나사홀(401a)과의 마찰력을 증대시킨다.

도 7은 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 제2체결부재(540)의 측면도이고, 도 8은 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 제2체결부재(640)의 측면도이며, 도 9는 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따른 제2체결부재(740)의 측면도이다.

제2체결부재에 형성되는 리세스는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 도 7과 같이 리세스(545)가 라운드 또는 곡선 형태를 갖거나, 도 8과 같이 리세스(645)가 삼각형 형태의 단면을 갖는 경우, 또는 도 9와 같이 리세스(745)가 직선 형태와 곡선 형태가 조합된 경우를 가질 수 있다. 이외에도 리세스는 사각형 단면이나 그 이상의 각을 갖는 다각형 형태의 단면을 가질 수도 있다.

리세스의 각도면에 있어서, 도 8과 도 9에 보인 예들은 쐐기형, 즉, 리세스(645, 745)의 상단부의 프로파일에 비하여 하단부의 프로파일이 완경사를 이루도록 함으로써 리세스의 상단부가 하단부를 누르는 듯한 형태로 되어 있다. 쐐기형태의 리세스(645, 745)는 제2체결부재(640, 740)의 조임에 의한 수직응력에 의하여 나사산(641, 741) 부위가 팽창하는 것을 극대화시킨다.

제2체결부재는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 즉, 우선, 원봉형의 재료에 대하여 리세스를 형성시킨다. 리세스는 기계 절삭 또는 전조 등에 의하여 형성될 수 있다. 다음으로, 리세스가 형성된 재료에 대하여 전조에 의하여 나사산을 형성한다. 리세스를 나사산보다 먼저 형성하므로 버(burr) 등이 발생되지 않는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 나사 체결 장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예의 적어도 하나 이상이 조합될 수 있으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

100,200,300,400: 나사 체결 장치 101,201,301,401: 제1대상물
102,202,303,402: 제2대상물 110,210,310,410: 제1체결부재
120,220,320,420: 볼트 121,231,321,401a: 가압 나사홀
130,230: 너트
140,240,340,440,540,640,740: 제2체결부재
141,241,341,441,541,641,741: 나사산
145,245,345,445,545,645,745: 리세스

Claims

인장력을 받아 제1대상물과 제2대상물을 체결할 수 있게 형성된 제1체결부재; 및
상기 제1체결부재에 체결되거나 상기 제1대상물 또는 상기 제2대상물에 체결되고, 측면에 나사산 및 상기 나사산보다 깊은 깊이로 형성된 리세스를 갖는 제2체결부재를 포함하며,
상기 리세스는 상기 제2체결부재의 둘레방향을 따라 형성되고 쐐기형 단면 형태로 형성된 것인 나사 체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1체결부재는, 볼트와, 상기 볼트에 대응하여 체결되는 너트를 포함하는 나사 체결 장치.
제2항에 있어서,
상기 볼트 또는 너트에 상기 제2체결부재가 삽입되는 가압 나사홀이 형성된 나사 체결 장치.
제3항에 있어서,
상기 가압 나사홀 및 상기 제2체결부재는 상기 볼트 또는 너트의 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치된 나사 체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2대상물에 체결 나사홀이 형성되고,
상기 제1체결부재는 상기 체결 나사홀에 삽입될 수 있게 형성된 볼트를 포함하는 나사 체결 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2대상물에 상기 제2체결부재가 삽입되는 가압 나사홀이 형성된 나사 체결 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 쐐기형 단면 형태의 리세스는 복수 개로 상기 제2체결부재의 측면에 제공되고 직선 형태의 경사면을 갖는 것인 나사 체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 쐐기형 단면 형태의 리세스는 복수 개로 상기 제2체결부재의 측면에 제공되고 곡선과 직선이 조합된 형태의 경사면을 갖는 것인 나사 체결 장치.
삭제