KR101513332B1

KR101513332B1 - 비정상 나사산 체결 방지 볼트

Info

Publication number: KR101513332B1
Application number: KR1020117007687A
Authority: KR
Inventors: 사토시 고나가야; 사다요시 하세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 아오야마 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2015-04-17
Also published as: EP2334938B1; CN102171464B; KR20110059751A; BRPI0920713B1; JP2012504731A; US8632288B2; WO2010038446A1; BRPI0920713A2; US20110200410A1; CN102171464A; BRPI0920713B8; EP2334938A1; JP5655208B2

Abstract

본 발명은 파일럿부에 의한 자세 교정 효과를 필요로 하지 않고, 비정상 나사산 체결의 발생을 방지할 수 있는 비정상 나사산 체결 방지 볼트를 제공한다. 이러한 비정상 나사산 체결 방지 볼트는, 호칭 지름 D, 내경 D₁의 암나사에 나사 결합된다. 볼트 섕크에 형성된 정규 나사부(11)의 선단에, 암나사의 내경 D₁보다 크고 (D+D₁)/2보다 작은 외경 치수 d를 갖는 소직경 나사부(12)가 1피치 이상에 걸쳐 형성된다. 볼트가 암나사에 비스듬히 조여지는 경우, 소직경 나사부(12)는 암나사와 1점에서 접촉하게 되지만, 볼트는 그 한 점을 중심으로 한 회전이 가능해진다. 따라서, 비정상 나사산 체결의 발생이 방지된다.

Description

비정상 나사산 체결 방지 볼트{ANTI CROSS-THREAD BOLT}

본 발명은, 암나사에 대하여 비스듬하게 조여지는 경우에도 비정상 나사산 체결의 발생이 방지되는 비정상 나사산 체결 방지 볼트에 관한 것이다.

볼트를 너트나 그 외의 암나사에 나사 결합시킬 때는, 볼트의 축을 암나사의 축에 정확히 정렬하면서 볼트를 삽입하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제 조립 라인 등에서는, 그 축이 다소 기운 채로 동력 드라이버 등의 공구에 의해 볼트가 삽입되는 경우가 있다. 이 경우에는, 볼트 수나사부의 나사산이 암나사의 본래 결합해야 할 골부로부터 1피치 어긋난 골부에 끼워 넣어지고, 그대로 무리하게 조이면 비정상 나사산 체결이 발생하여, 볼트가 용이하게 분리될 수 없는 심각한 트러블에 이르는 경우가 있다.

그래서 종래부터, 암나사에 대하여 다소 비스듬히 삽입된 경우에도 비정상 나사산 체결을 방지하지 않도록 고안된 각종 볼트가 제안되고 있다. 그 대표적인 예는, 본 출원인의 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 정규 나사부의 선단에 파일럿부(막대 끝부, 또는 가이드부라고도 함)를 형성하고, 볼트가 비스듬히 삽입된 경우에는 이 파일럿부의 선단부 외주를 암나사와 접촉시켜서, 볼트의 자세를 교정하도록 한 것이다. 또한, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 개시된 바와 같이, 파일럿부에도 각종 나사산을 형성하여, 자세 교정 효과를 높인 비정상 나사산 체결 방지 볼트도 제안되고 있다.

그런데, 파일럿부는 당연하게도 볼트의 정규 나사부보다 직경이 작기 때문에, 정규 나사부와 파일럿부 사이에는 불완전 나사부가 필연적으로 형성된다. 그 결과, 이 불완전 나사부에서 비정상 나사산 체결이 발생하는 경우가 있다. 또한, 파일럿부를 길게 하여도 볼트의 기울기를 경감할 뿐이며, 비정상 나사산 체결 방지에는 특별한 효과가 없다. 따라서, 파일럿부를 길게 하는 것은 비용면에서도 자원면에서도 좋은 방안이 아니다.

일본 특허 공개 평성10-141343호 공보 일본 특허 제3336257호 공보 국제 공개 공보 WO2006/134626

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하여, 파일럿부에 의한 자세 교정 효과를 필요로 하지 않고, 비정상 나사산 체결의 발생을 방지할 수 있는 새로운 비정상 나사산 체결 방지 볼트를 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기한 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 의식적으로 소직경 나사부를 형성하고, 이 소직경 나사부의 외경 치수를 적절히 설정하면, 종래의 상식에 반하여 비정상 나사산 체결 발생 방지 효과를 얻을 수 있다는 것을 구명하였다.

본 발명은 상기한 지견에 기초하여 완성된 것이고, 호칭 지름 D, 내경 D₁의 암나사에 나사 결합되는 볼트로서, 볼트 섕크에 마련된 정규 나사부의 선단에, 암나사의 내경 D₁보다 크고 (D+D₁)/2보다 작은 외경 치수 d를 갖는 소직경 나사부를, 1피치 이상에 걸쳐 형성한 것인 볼트를 제공한다.

청구항 2에 기재된 바와 같이, 소직경 나사부의 외경 치수 d가 볼트 유효 지름보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 청구항 3에 기재된 바와 같이, 소직경 나사부를 1∼3피치에 걸쳐 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 청구항 4에 기재된 바와 같이, 소직경 나사부의 선단에, 암나사의 내경 D₁보다 직경이 작은 파일럿부를 형성할 수도 있다.

본 발명의 볼트는, 정규 나사부의 선단에 1피치 이상에 걸쳐 형성된 소직경 나사부를 구비한다. 이 소직경 나사부의 외경 치수 d는 암나사의 내경 D₁보다 크고 (D+D₁)/2보다 작다. 따라서, 본 발명의 볼트는 암나사에 다소 비스듬히 삽입된 경우에도, 이 소직경 나사부의 나사산이 암나사의 나사산과 무리하게 맞물리지 않아, 비정상 나사산 체결의 발생이 방지된다. 이 점에 대해서는 뒤에 자세히 설명한다. 또한, 소직경 나사부는 1피치 이상에 걸쳐 형성되어 있기 때문에, 암나사의 끝에 대하여 볼트가 어느 방향으로 기울어져도 비정상 나사산 체결은 일어나지 않는다. 본 발명의 볼트는 본래 파일럿부를 필요로 하지 않는다. 그러나, 청구항 4에 기재된 바와 같이 소직경 나사부의 선단에 파일럿부가 더 형성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 주요부의 설명도.
도 2는 본 발명의 볼트가 암나사에 삽입된 상태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 볼트가 암나사에 비스듬히 삽입된 상태를 도시하는 도면.
도 4는 치수 관계의 설명도.

이하에 본 발명을 실시형태와 함께 더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 주요부의 설명도이고, 10은 볼트, 20은 암나사가 형성된 너트이다. 본 발명의 볼트(10)는 암나사(20)에 나사 결합하기 위한 것이지만, 암나사(20)는 너트에 한정되는 것이 아니라, 부재에 형성된 탭 구멍 등이어도 좋다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명의 볼트(10)는 종래의 볼트와 마찬가지로 헤드와 섕크를 구비하고, 섕크에는 정규 나사부(11)와 소직경 나사부(12)가 연속하여 형성되어 있다. 본 실시형태에 따르면, 소직경 나사부(12)의 선단에 파일럿부(13)가 더 마련되어 있다. 파일럿부(13)는 본 발명에 필수적인 것이 아니며, 생략될 수도 있다.

암나사(20)는 호칭 지름 D, 내경 D₁을 갖는 것이다. 호칭 지름 D는 볼트(10)와 암나사(20)에 공통이다. JIS-B0205에 규정된 바와 같이, 호칭 지름 D는 수나사 외경과 동일하다. 본 실시형태에 따르면, 호징 지름 D는 정규 나사부(11)의 외경과 동일하다. 또한, JIS-B0205에 규정된 바와 같이, 암나사(20)의 내경 D₁은 수나사 골 지름과 같다. 본 실시형태에 따르면, 암나사(20)의 내경 D₁은 정규 나사부(11)의 골 지름과 같다. 정리하면, 볼트(10)의 호칭 지름 D=암나사(20)의 호칭 지름 D=정규 나사부(11)의 외경, 암나사(20)의 내경 D₁=정규 나사부(11)의 골 지름이다.

상기한 관계는 일반적으로 성립하는 것으로서 본 발명 특유의 것이 아니다. 본 발명은 소직경 나사부(12)를 특징으로 하며, 특히 소직경 나사부(12)의 외경 치수 d가 암나사의 내경 D₁보다 크고 (D+D₁)/2보다 작은 것을 특징으로 한다. 이 소직경 나사부(12)는 1피치 이상, 바람직하게는 1∼3피치에 걸쳐 마련될 필요가 있다. 이어서, 소직경 나사부(12)의 외경 치수 d를 이와 같이 설정한 이유 및 그것에 의한 작용 효과를 설명한다.

도 2는 본 발명의 볼트(10)가 암나사(20)에 삽입된 상태를 도시하는 도면으로서, 이때 볼트(10)의 소직경 나사부(12)의 나사산이, 암나사(20)의 나사산과 A점에서 맞물려 있다. 이 상태에서 A점과 볼트 상에서 A점의 180˚ 반대측에 위치해 있는 B점(나사산 정상부) 사이의 거리는, 본 발명에 따라 (D+D₁)/2 미만이다. 한편, A점과 암나사(20) 상에서 A점의 180˚ 반대측에 위치해 있는 C점 사이의 거리 AC는, 도 4에 도시된 바와 같이 암나사(20)의 호칭 지름 D으로부터 치수 X를 빼서 구한 값이며, 즉 X=(D-D₁)/2이다. 따라서, AC=D-X=(D+D₁)/2이다. 즉, 볼트(10) 상의 AB간의 거리는 암나사(20) 상의 AC간의 거리인 (D+D₁)/2보다 항상 작기 때문에, 볼트 상의 B점은 C점과 간섭하지 않으면서 A점을 중심으로서 회전할 수 있다.

이 때문에, 도 2의 상태와 도 3의 상태 사이에서 자유롭게 볼트(10)의 경사각을 바꾸는 것이 가능해진다. 또한, 도 3의 상태에서, 소직경 나사부(12)의 나사산은 암나사(20)의 나사산과 A점에서만 맞물려 있다. 따라서, 그 외의 위치에서는 나사산의 상호 간섭이 발생하지 않으며, 비정상 나사산 체결의 발생이 방지된다. 이와 같이 볼트가 최초에 맞물린 A점을 중심으로 하여 볼트가 자유롭게 회전할 수 있도록 해두면, 드라이버로부터 볼트(10)에 가해지는 힘에 의해 발생되는 도 3에서의 시계 방향의 회전 모멘트가 볼트(10)를 도 2와 같은 올바른 자세로 복귀시킨다. 볼트(10)를 더 회전시키면, 볼트(10)의 정규 나사부(11)가 암나사(20)와 적절히 나사 결합되어, 체결이 완료된다.

소직경 나사부(12)의 외경 치수 d를 암나사(20)의 내경 D₁보다 크게 한 이유는, 이것보다 가늘게 하면, 종래의 파일럿부와 마찬가지로, 소직경 나사부(12)가 암나사(20)와 전혀 접촉하지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 본 발명에 따라 소직경 나사부(12)의 외경 치수 d를 암나사(20)의 내경 D₁보다 크게 해두면, 반드시 소직경 나사부(12)가 암나사(20)와 어느 1점에서 항상 접촉하게 되어, 그 점을 중심으로 한 회전이 가능해진다. 특히, 볼트(10)의 소직경 나사부(12)의 외경 치수 d는 볼트 유효 지름보다 큰 것이 바람직하다. 이는 소직경 나사부(12)가 암나사(20)와 접촉하게 되는 것을 보장한다.

또한, 어느 방향으로 볼트(10)가 기울어진 경우에도, 소직경 나사부(12)가 항상 암나사(20)와 접촉하도록 하기 위해, 소직경 나사부(12)를 1피치 이상 마련한다. 그러나, 실제로는 소직경 나사부를 1피치만 형성한 경우, 접촉점에 따라서는 그 반대측이 소직경 나사부(12)가 아닐 가능성이 있다. 따라서, 2피치 이상 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 소직경 나사부(12)는, 체결 완료 후에는 체결에 기여하지 않는다. 따라서, 필요 이상으로 피치를 마련하는 것은 무의미하다. 1∼3피치가 바람직하고, 2∼3피치가 더 바람직하다. 소직경 나사부(12)의 나사산 형상은 특별히 한정되는 것이 아니며, 상기한 치수 관계를 만족한다면 표준적인 삼각 나사산 혹은 사다리꼴 나사산일 수도 있다. 이하에 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예]

호칭 지름 12 ㎜, 피치 1.25 ㎜의 볼트와 너트를 이용하여, 본 발명의 효과를 검토하였다. JIS에 따라, 이 경우에 호칭 지름 D=12 ㎜, 암나사 내경 D₁=10.647 ㎜∼10.912 ㎜, 볼트 유효 지름=11.188 ㎜이다. 볼트에는 외경이 12 ㎜인 정규 나사부의 선단에, 소직경 나사부를 2피치에 걸쳐 형성하였다. 본 발명에 따라 소직경 나사부의 외경 d의 범위는, 10.912 ㎜<d<11.32 ㎜이 되며, 이 실시예에서는 유효 지름보다 큰 11.20 ㎜로 하였다.

이 볼트를 너트에 4˚, 8˚, 12˚의 각도로 비스듬히 조이고, 비정상 나사산 체결의 발생율을 측정하였다. 비교를 위해, 특허문헌 2에 기재된 형상의 파일럿부가 형성된 호칭 지름 12 ㎜의 비정상 나사산 체결 방지 볼트를 이용하여, 상기와 동일 조건으로 테스트를 하고, 비정상 나사산 체결의 발생율을 측정하였다.

그 결과, 비교용 볼트는, 암나사에 경사 각도를 8˚로 하여 조이면 1/4의 확률로 비정상 나사산 체결이 발생한 데 비하여, 본 발명의 볼트는 경사 각도를 12˚로 하여 암나사에 조여도 전혀 비정상 나사산 체결이 발생하지 않고, 정상적인 체결이 가능했다. 이 실시예의 데이터는, 본 발명의 볼트가 종래 볼트에 비교하여, 보다 큰 각도로 비스듬하게 암나사에 조여지는 경우에도 비정상 나사산 체결이 방지되는 것을 보여준다.

Claims

호칭 지름 D, 내경 D₁의 암나사에 나사 결합되는 비정상 나사산 체결 방지 볼트로서,
볼트 섕크에 형성된 정규 나사부의 선단에, 암나사의 내경 D₁보다 크고 (D+D₁)/2보다 작은 외경 치수 d를 갖는 소직경 나사부를, 1피치 이상에 걸쳐 형성하며,
상기 소직경 나사부가 삼각 나사산 또는 사다리꼴 나사산과, 상기 정규 나사부의 골 지름보다 작은 골 지름을 갖는 것인 비정상 나사산 체결 방지 볼트.
제1항에 있어서, 상기 소직경 나사부의 외경 치수 d가 볼트 유효 지름보다 큰 것인 비정상 나사산 체결 방지 볼트.
제1항에 있어서, 상기 소직경 나사부는 1∼3피치에 걸쳐 형성된 것인 비정상 나사산 체결 방지 볼트.
제1항에 있어서, 상기 소직경 나사부의 선단에, 암나사의 내경 D₁보다 작은 직경을 갖는 파일럿부가 더 형성되어 있는 것인 비정상 나사산 체결 방지 볼트.