KR102060581B1 - 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류는 머리부; 및 상기 머리부에서부터 연장 형성되고, 외주면에 복수개의 나사산이 마련되는 몸체부; 를 포함하며, 상기 나사산에는 상기 나사산과 상기 몸체부가 만나는 부분에 형성되되 상기 몸체부의 체결 방향의 전방에 위치하는 상기 나사산의 플랭크면 또는 후방에 위치하는 상기 나사산의 플랭크면 중 어느 하나에 상기 나사산의 각도보다 완만한 나사산 각도를 가지는 전이부가 형성되고, 상기 머리부와 대향하는 상기 몸체부의 일단에서부터 상기 머리부 쪽으로 갈수록 상기 전이부는 서로 다른 높이로 마련될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류는 전이부의 높이가 나사산의 몸체부의 도입부, 체결부 및 완료부로 갈수록 연속적 또는 단계적으로 커지도록 형성되기 때문에 전이부의 전이 나사골에서 발생되는 각각의 추가 압력의 크기도 커지고 전체 추가 압력의 총합도 커지게 되어 보다 개선된 체결력과 풀림방지력을 얻을 수 있다.

Description

체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류{TAPPING SCREW TO IMPROVE FORCE FOR CONTRACTING AND PREVENTING LOOSENING}
본 발명은 태핑 스크류에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사출물이나 연질금속 또는 경질금속 재질 등 체결 대상물의 재질에 관계없이 모두 사용 할 수 있는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류에 관한 것이다.
일반적으로 나사 또는 스크류(screw, 이하 "스크류"라 함)는 기계부품이나 전자기기를 포함하여 복수의 부품을 결합시킬 경우에 사용하는 부품으로서, 통상 강한 체결력 및 풀림방지력을 갖는다. 이러한 스크류는 시공성이 용이하며, 체결 대상물(또는 모재)에 따라 체결력을 조절할 수 있는 동시에 해체가 용이하다.
또한, 스크류는 외주면에 형성되는 나사산의 단면 형상에 따라 삼각 스크류, 사각 스크류, 사다리꼴 스크류, 톱니 스크류, 둥근 스크류 및 볼스크류 등으로 나뉘며, 머리 형상에 따라 무두 스크류, 접시머리 스크류, 둥근머리 스크류 및 납작머리 스크류 등으로 다양하게 구분된다.
또한, 스크류의 형태에 따라 작은 스크류, 멈춤 스크류, 태핑 스크류, 헬리 인서트 등으로 다양하게 구분된다.
여기서, 태핑 스크류(Tapping-screw)는 스크류 자체로 체결 대상물을 깎을 수 있는 스크류이다. 이러한 태핑 스크류는 머리 모양에 따라서 냄비 태핑 스크류, 접시 태핑 스크류, 둥근 접시 태핑 스크류, 6각 태핑 스크류 등으로 분류되며, 합성수지 등과 같은 사출소재나 알루미늄 등의 연질의 합금소재 및 두께가 얇은 스틸(steel) 소재 등과 같이 체결 대상물의 재질이나 종류에 따라 사용되는 스크류의 종류가 달라진다.
가령, 합성수지나 사출물 등과 같은 스틸 소재에 비해 무른 재질을 가지는 체결 대상물에 체결할 때에는 체결 대상물(모재) 또는 스크류의 변형을 최소화하기 위해서 나사산 간격(pitch)이 넓고 나사부 몸체부가 하단으로 갈수록 뾰족해지는 원뿔형태의 태핑 스크류가 사용될 수 있다.
이는 태핑 스크류가 체결 대상물에 체결될 때 나사산들의 간격이 넓기 때문에 나사산의 걸림 간격이 넓어져 체결 대상물의 변형이 최소화되고 스크류의 반복 사용이 가능하기 때문이다. 그러나, 상기와 같은 원뿔 형태의 태핑 스크류는 나사산들의 간격이 넓기 때문에 극히 짧은 체결 깊이를 갖는 구조 및 체결 대상물에 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 합성수지 등에 비해 재질이 강한 연경질 금속 소재의 체결 대상물에 체결할 때에는 체결 대상물과 동일 수준으로 태핑 스크류를 가공한다. 이때, 태핑 스크류의 나사산들의 간격을 좁게 하여 나사산의 개수를 늘림으로써 스크류에 의해 토크(torque) 값이 감소되어 진동 등의 외부 충격에 의해 스크류가 풀리는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 상기와 같이 나사산들의 간격을 좁게 형성하여 나사산의 개수를 늘어난 태핑 스크류는 초박형 구조 및 짧은 체결 깊이를 갖는 초정밀 전자제품 등에만 제한적으로 사용할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 10-2002-0026796호 (발명의 명칭: 나사부재, 공개일: 2002.04.12.)가 있다.
본 발명의 목적은 태핑 스크류가 체결되는 체결 대상물의 재질에 관계 없이 공용으로 사용할 수 있는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 합성수지나 사출물, 알루미늄 등의 연질의 금속, 두께가 얇은 체결 대상물에 사용할 수 있는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 머리부; 및 상기 머리부에서부터 연장 형성되고, 외주면에 복수개의 나사산이 마련되는 몸체부; 를 포함하며, 상기 나사산에는 상기 나사산과 상기 몸체부가 만나는 부분에 형성되되 상기 몸체부의 체결 방향의 전방에 위치하는 상기 나사산의 플랭크면 또는 후방에 위치하는 상기 나사산의 플랭크면 중 어느 하나에 상기 나사산의 각도보다 완만한 나사산 각도를 가지는 전이부가 형성되고, 상기 머리부와 대향하는 상기 몸체부의 일단에서부터 상기 머리부 쪽으로 갈수록 상기 전이부는 서로 다른 높이로 마련되는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류에 의해 달성될 수 있다.
상기 나사산은, 상기 몸체부의 일단에서부터 상기 머리부 쪽 타단에 이르기까지 순차적으로 도입부, 체결부 및 완료부로 구분되고, 상기 전이부의 높이는 상기 도입부에서부터 상기 완료부로 갈수록 연속적 또는 점진적으로 증가될 수 있다.
상기 나사산은 상기 몸체부의 일단에서부터 상기 머리부 쪽 타단에 이르기까지 순차적으로 도입부, 체결부 및 완료부로 구분되고, 상기 전이부의 높이는 상기 도입부에서부터 상기 완료부로 갈수록 불연속적 또는 단계적으로 증가될 수 있다.
상기 복수개의 전이부 중에서 상기 도입부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되고 상기 체결부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되며 상기 완료부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되되, 상기 완료부에 형성된 상기 전이부는 상기 체결부에 형성된 상기 전이부의 높이보다 크게 마련되고, 상기 체결부에 형성된 상기 전이부 높이는 상기 도입부에 형성된 상기 전이부 높이보다 크게 마련될 수 있다.
상기 도입부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되고, 상기 체결부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되며, 상기 완료부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되되, 상기 완료부에 형성된 상기 전이부의 높이는 상기 체결부에 형성된 상기 전이부의 높이보다 크게 마련되고, 상기 체결부에 형성된 상기 전이부의 높이는 상기 도입부에 형성된 상기 전이부의 높이보다 크게 마련될 수 있다.
상기 나사산은, 상기 체결 방향의 전방에 위치하는 제1 플랭크면; 및 상기 제1 플랭크면과 대향되게 형성되고 상기 체결 방향의 후방에 위치하는 제2 플랭크면; 을 포함하고, 상기 전이부는 상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면에 형성될 수 있다.
상기 전이부는, 상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면과 접촉되는 제1 전이면; 및 상기 제1 전이면과 대향되게 마련되며, 하단이 상기 몸체부와 접촉되는 제2 전이면; 을 포함하고, 상기 제1 전이면 및 상기 제2 전이면은 상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면 보다 완만한 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 몸체부의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 상기 제1 전이면의 길이는 상기 몸체부의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 상기 제2 전이면의 길이보다 짧은 길이로 형성되고, 상기 제1 전이면의 경사는 상기 제2 전이면의 경사보다 완만하게 형성될 수 있다.
상기 제2 전이면과 상기 제2 플랭크면 사이의 간격은 상기 전이부의 상측에서 하측으로 갈수록 점차적으로 증가될 수 있다.
상기 제1 전이면과 상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면이 서로 만나는 지점에는 전이 나사골이 형성되고, 상기 전이 나사골에 의해서 상기 나사산에 가하는 추가 압력이 발생될 수 있다.
상기 몸체부에서부터 상기 전이부까지의 높이는 상기 몸체부에서부터 상기 나사산까지의 높이 보다 작게 형성될 수 있다.
상기 복수개의 나사산은 서로 동일한 높이로 형성되고, 상기 복수개의 전이부는 상기 복수개의 나사산보다 작은 높이로 마련될 수 있다.
상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면과 상기 전이부의 정상부 사이에는 전이 나사골이 형성되고, 상기 태핑 스크류의 태핑 체결시 상기 제1 플랭크면 또는 상기 제2 플랭크면을 타고 유동되는 체결 대상물과 상기 전이 나사골 사이의 간섭에 의해 상기 체결 대상물이 상기 나사산에 가하는 추가 압력이 발생할 수 있다.
본 발명의 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류는 체결 대상물의 재질 및 체결 깊이에 따라 나사산의 형상 및 개수를 달리하여 사용해야 하는 종래 태핑 스크류와는 다르게 나사산과 인접한 위치에 형성된 전이부에 의해서 체결력 및 풀림방지력이 개선될 수 있기 때문에 체결 대상물의 재질 및 체결 깊이에 관계없이 공용으로 사용할 수 있고, 이에 따라, 태핑 스크류 체결시 체결 대상물의 변형을 최소화함으로써 반복 재사용 할 수 있다.
또한, 본 발명의 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류는 전이부가 형성됨으로 인하여 나사산을 형성하는 전조 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 감소시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류는 전이부의 높이가 나사산의 몸체부의 도입부, 체결부 및 완료부로 갈수록 연속적 또는 단계적으로 커지도록 형성되기 때문에, 전이부의 전이 나사골에서 발생되는 각각의 추가 압력의 크기도 커지고 전체 추가 압력의 총합도 커지게 되어 보다 개선된 체결력과 풀림방지력을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류의 나사산을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 체결력 및 풀림 방지력이 개선된 태핑 스크류의 나사산을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 따른 태핑 스크류의 전이부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류(100, 이하 '태핑 스크류'라 함)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 스크류(100)의 사시도, 도 2는 도 1에 도시한 태핑 스크류(100)의 단면도 및 도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 태핑 스크류(100)의 나사산을 확대하여 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류의 단면도 및 도 6은 도 5에 도시한 체결력 및 풀림 방지력이 개선된 태핑 스크류의 나사산을 확대하여 나타낸 도면, 도 7은 도 1에 따른 태핑 스크류의 전이부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 스크류(100)는 머리부(110), 머리부(110)에서 연장 형성되고 외주면에 복수개의 나사산(130)이 마련되는 몸체부(120) 및 나사산(130)에 형성되는 전이부(140)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 머리부(110)는 몸체부(120)와 연결되거나 몸체부(120)의 길이방향 일단에 형성되는 부분이다. 머리부(110)의 일단부에는 몸체부(120)가 연결되고, 타단부에는 체결부(미도시)가 형성될 수 있다. 여기서, 도면에는 도시하지 않았지만, 체결부(미도시)는 태핑 스크류(100)가 체결되는 체결 대상물(101))에 체결하기 위한 공구 등이 끼워질 수 있는 부분으로, 홈 또는 그루브의 형태로 마련될 수 있다. 즉, 체결부(미도시)에 끼워지는 공구에 의해 태핑 스크류(100)가 체결 대상물(101)의 내부로 삽입되면, 머리부(110)의 일단부가 체결 대상물(101)과 접촉될 수 있다.
참고로, 도면에는 머리부(110)를 원기둥의 형태로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사각형, 육각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 몸체부(120)는 일단부가 머리부(110)에서부터 연장 형성될 수 있다. 몸체부(120)는 머리부(110)의 크기 또는 직경 방향 길이보다 작은 직경으로 형성되고, 태핑 스크류(101)의 체결 방향(F)를 따라 긴 길이를 가지는 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 원기둥 형태로 형성되는 몸체부(120)의 외주면에는 복수개의 나사산(130)이 마련될 수 있다.
참고로, 도면에는 몸체부(120)의 타단부를 원형 형태로 도시하였으나, 몸체부(120)가 체결 대상물(101)의 내부로 삽입되는 것이 용이하도록 원추형 형태로 형성될 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같이 몸체부(120)의 외주면에는 복수개의 나사산(130)이 형성되는데, 이때 체결 대상물(101)을 향하는 태핑 스크류(100)의 체결 방향(F) 및 그 역할에 따라 도입부(122), 체결부(124) 및 완료부(126)로 구분될 수 있다.
우선, 도입부(122)는 태핑 스크류(100)의 몸체부(120)가 체결 대상물(101)에 대해 진입을 시작하는 부분이다. 다시 말해서, 도입부(122)는 몸체부(120)에 형성된 나사산(130)이 체결 대상물(101)의 내부에 최초로 삽입되어 나사 결합하는 부분이다. 이에 따라, 체결 대상물(101)의 내부에는 도입부(122)에 형성된 나사산(130)에 대응하는 암나사산이 형성될 수 있다.
또한, 체결부(124)는 도입부(122)에 이어서 체결 대상물(101)의 내부에 형성된 암나사산에 삽입되어 체결되는 부분이다. 다시 말해서, 체결부(124)는 몸체부(120)가 도입부(122)에 의해 체결 대상물(101)에 삽입된 후에 도입부(122)에 이어서 체결 대상물(101)과 체결되는 부분이다.
한편, 완료부(126)는 체결 대상물(101)의 내부에 도입부(122), 체결부(124)에 이어서 마지막으로 삽입되는 부분이다. 다시 말해서, 완료부(126)는 체결 대상물(101)의 내부에 몸체부(120)의 도입부(122), 체결부(124)가 삽입되어 위치되고 난 후에, 도입부(122) 및 체결부(124)에 이어서 마지막으로 체결 대상물(101)의 내부에 삽입되어 위치될 수 있다.
상기와 같이, 체결 대상물(101)의 내부에 몸체부(120)의 도입부(122), 체결부(124) 및 완료부(126)가 순차적으로 삽입되어 위치되면, 최종적으로 몸체부(120)의 일단부와 머리부(110)가 체결 대상물(101)과 접촉될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 몸체부(120)에 마련되는 복수개의 나사산(130)은 제1 플랭크면(132) 및 제1 플랭크면(132)과 대칭되게 형성되는 제2 플랭크면(134)을 포함할 수 있다. 참고로, 몸체부(120)가 체결 대상물(101)에 진입할 때 동일한 나사산(130)에 대해서 태핑 스크류(100)의 체결 방향(F)의 전방에 위치하는 플랭크면을 '제1 플랭크면(132)' 이라 하고, 태핑 스크류(100)의 체결 방향(F)의 후방에 위치하는 플랭크면을 '제2 플랭크면(134)'으로 정의할 수 있다.
또한, 나사산(130)은 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134)에 의해 대략 삼각형의 형태로 마련될 수 있다. 이때, 나사산(130)은 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134)의 교점, 즉 만나는 지점에 정상부(131)가 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134)이 동일한 경사를 가지도록 형성됨에 따라, 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134)을 포함하는 나사산(130)은 대칭 나사산의 형태로 마련될 수 있다. 다만, 태핑 스크류(100)에 요구되는 체결력 또는 풀림방지력에 따라 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134)이 서로 다른 경사를 가지도록 형성되거나, 수직선에 대해서 나사산의 좌우 모양이 비대칭 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수개의 나사산(130)의 높이(h) 즉, 정상부(131)의 높이(h)는 모두 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134)에 의해 형성되는 나사산 각도(α) 또는 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134) 사이의 나사산 각도 또한 모든 나사산(130)에 대해서 동일하게 형성될 수 있다.
한편, 태핑 스크류(100)는 몸체부(120)에 복수개의 나사산(130)을 형성하기 위해서 전조 공정을 수행하여야 한다. 그러나, 전조 공정 중에 태핑 스크류(100)에 복수개의 나사산(130)이 파손될 위험성이 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 스크류(100)는 나사산(130)과 몸체부(120) 사이에 형성된 전이부(140)에 의해서 전조 공정에서 발생하는 나사산(130)의 파손 또는 나사산(130)의 불량을 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 전이부(140)는 복수개의 나사산(130)에 각각 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전이부(140)는 나사산(130)과 몸체부(120)가 만나는 부분에 형성될 수 있다. 전이부(140)는 몸체부(120)의 체결방향(F) 전방에 위치하는 나사산(130)의 플랭크면 또는 후방에 위치하는 나사산(130)의 플랭크면 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 태핑 스크류(140)의 체결 방향(F)의 전방에 위치되는 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 또는 후방에 위치되는 나사산(130)의 제2 플랭크면(134) 중 어느 하나에 마련될 수 있다. 이에 따라, 전이부(140)의 일단부는 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)에 맞닿도록 마련되고, 타단부는 몸체부(120)의 외주면에 맞닿도록 마련될 수 있다.
전이부(140)는 나사산(130)의 제2 플랭크면(134)에 형성되는 것이 바람직하기는 하지만, 태핑 스크류(100)의 세부 요건, 설계 제원 또는 선택되는 구체적인 설계요구사항 등에 따라 나사산(130)의 제1 플랭크면(132)에 전이부(140)가 형성될 수도 있다. 예를 들면, 나사산(130)의 모양이 제1 플랭크면(132)의 나사산 각도가 제2 플랭크면(134)의 나사산 각도 보다 큰 비대칭인 경우에 전이부(140)는 제1 플랭크면(132)에 마련될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해서 전이부(140)가 제2 플랭크면(134)에 형성된 태핑 스크류(100)를 예로서 설명하지만, 이에 국한되는 것은 아님을 밝혀둔다.
한편, 상기한 바와 같이, 본 발명이 일 실시예에 따른 나사산(130)은 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134)의 경사가 동일하게 형성되기 때문에, 태핑 스크류(100)의 플랭크면 중에서 서로 마주보는 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134) 사이에는 체결을 위한 응력(σ)이 발생하게 된다(도 4 참조). 이때, 제1 플랭크면(132)에서 체결 대상물(101)을 향해 발생하는 응력(σ)과 제2 플랭크면(134)에서 체결 대상물(101)을 향해 발생하는 응력(σ)에 의해서 태핑 스크류(100)와 체결 대상물(101)이 상호 체결될 수 있다.
뿐만 아니라, 전이부(140)가 복수개의 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)에 마련됨에 따라, 나사산(130)의 제2 플랭크면(134)과 서로 마주보는 다른 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 사이로 응력(σ)이 집중되기 때문에, 태핑 스크류(100)의 풀림을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 말하면, 합성수지 또는 연질의 금속재질인 체결 대상물(101)에 태핑 스크류(100)를 체결할 때, 태핑 스크류(100)의 나사산(130)에 의해서 절개된 체결 대상물(101)은 칩(chip)의 형태로 서로 마주보는 나사산(130) 사이를 유동하게 되는데, 이 때 유동되는 칩 형태의 체결 대상물(101)의 흐름과 전이부(140)가 상호 간섭을 일으켜서 추가응력이 발생하게 된다.
또한, 이하에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 스크류(100)의 전이부(140)에는 전이 나사골(145)이 형성되어 있는데, 전이 나사골(145)에 의해 상기한 추가응력이 극대화될 수 있다.
더욱이 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)에 형성되는 전이부(140)의 일면 하단이 몸체부(120)에 맞닿게 형성됨으로써 나사산(130)의 하단부 즉, 뿌리쪽 두께 내지 폭을 크게 유지할 수 있기 때문에 나사산(130)이 전조 공정에서 파손되는 것을 방지하는 효과도 기대할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전이부(140)는 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)과 접촉되는 제1 전이면(142) 및 제1 전이면(142)과 대향되게 마련되어 몸체부(120)와 접촉되는 제2 전이면(144)을 포함할 수 있다. 또한, 전이부(140)는 제1 전이면(142)과 제2 전이면(144)의 교점 즉, 만나는 지점에 전이 정상부(141)가 형성될 수 있다.
이때, 몸체부(120)의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 제1 전이면(142)의 길이는 몸체부(120)의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 제2 전이면(144)의 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 더욱이, 제1 전이면(142)의 경사는 제2 전이면(144)의 경사보다 완만하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 전이부(140)의 제1 전이면(142)과 제2 전이면(144) 사이의 폭은 전이부(140)의 상측에서 하측으로 갈수록 점차적으로 증가될 수 있다. 즉, 제2 전이면(144)의 경사는 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)의 경사와 나란하도록 형성되는 것이 아니라, 전이 정상부(141)에서부터 몸체부(120) 쪽으로 갈수록 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)과 제2 전이면(144) 사이의 간격이 증가되도록 형성될 수 있다.
즉, 제1 전이면(142)은 전이 정상부(141)에서부터 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)을 향해 하향 경사지게 형성되고, 제2 전이면(144)은 전이 정상부(141)에서부터 몸체부(120)의 외면을 향해 하향 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 제1 전이면(142) 및 제2 전이면(144)은 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134) 보다 완만한 경사로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 대칭 나사산 형태로 형성되는 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134)은 동일한 경사로 형성되고, 제2 전이면(144)은 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134) 보다 완만한 경사로 형성될 수 있다.
한편, 제1 전이면(142)은 제2 전이면(144) 보다 완만한 경사로 형성될 수 있다. 이에 따라, 전이부(140)의 제1 전이면(142)과 제2 전이면(144) 사이의 나사산 각도는 나사산(130)의 제1 플랭크면(132)과 제2 플랭크면(134) 사이의 나사산 각도보다 큰 각도로 마련될 수 있다.
이와 같이, 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)에 전이부(140)가 형성되는 것 만으로도 체결 대상물(101)에 대해 체결되는 태핑 스크류(100)의 체결력 및 풀림방지력을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 전이부(140)의 제1 전이면(142)과 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)이 만나는 지점 즉, 전이 나사골(145)에는 추가 압력(P)이 발생될 수 있다. 다시 말해서, 태핑 스크류(100)가 체결 대상물(101)과 체결된 상태에서, 체결 대상물(101)이 나사산(130)의 제1 플랭크면(132) 및 제2 플랭크면(134)을 누르는 압력이 발생하게 되는데, 이때 발생된 압력에 의해서 태핑 스크류(100)의 풀림방지력이 발생될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 경우에는 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)의 하단부에 전이부(140)가 형성되기 때문에, 제1 전이면(142)과 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)이 만나서 형성되는 전이 나사골(145)에 의해서 체결 대상물(101)이 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)의 가하는 힘에 대한 반력이 생길 수 있다. 이 때, 이 반력에 대한 추가 반력 또는 추가 압력(P)이 생기게 됨으로써, 결국 전이 나사골(145)에 의해서 발생하는 추가 압력(P)에 의해서 체결 대상물(101)과의 풀림방지력이 더욱 향상될 수도 있다.
즉, 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)과 함께 전이 정상부(141) 사이에 형성되는 전이 나사골(145)은 태핑 스크류(100)의 태핑체결시 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)을 타고 유동되는 체결 대상물(101)과 전이 나사골(145) 사이의 간섭을 통한 체결 대상물(101)이 나사산(130)에 가하는 추가 압력이 발생할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 스크류(100)는 전이부(140)의 제1 전이면(142)과 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)이 만나는 전이 나사골(145)에 발생되는 추가 압력(P)으로 인하여 태핑 스크류(100)의 체결 대상물(101)에 대한 강한 체결력과 풀림방지력을 향상시킬 수 있다.
또한, 전이 나사골(145)의 깊이로 인해서 전이 나사골(145)은 제2 플랭크면(134)에 대해서 소정의 경사각을 이루게 되는데, 이러한 형상으로 인해서 태핑 스크류(100)의 체결시 칩의 형태로 서로 마주보는 나사산(130) 사이를 유동하는 절개된 체결 대상물(101)이 제2 플랭크면(134) 쪽으로 당겨지게 된다. 이로 인해, 제2 플랭크면(134)과 맞닿는 체결 대상물(101)의 면과 제2 플랭크면(134)이 더욱 밀착하게 되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 전이부(140)의 높이(도 7의 a 참조), 전이부(140)의 하단 두께(도 7의 b 참조), 전이부(140)의 상단 두께(도 7의 c 참조), 전이 나사골(145)의 깊이(도 7의 d 참조) 등 전이부(140)을 구성하는 다양한 설계 요소를 조절하거나 변경하여 전이 나사골(145)의 경사 각도를 보다 크게 함으로써 더욱 증대될 수 있다.
더욱이, 상술한 바와 같이 제2 전이면(144)의 경사가 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)의 경사보다 완만하게 형성되기 때문에 합성수지 등과 같은 사출소재나 알루미늄 등의 경합금 소재 및 두께가 얇은 스틸 소재 등의 재질 및 체결 깊이에 관계 없이 태핑 스크류(100)의 체결력 및 풀림방지력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 몸체부(120)의 도입부(122), 체결부(124) 및 완료부(126)에 각각 형성되는 전이부(140)는 서로 다른 크기 또는 높이(H)로 마련될 수 있다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 전이부(140)의 높이(H1, H2)는 도입부(122)에서 체결부(124) 및 완료부(126)로 갈수록 점진적으로 증가되도록 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 몸체부(120)의 도입부(122)의 최전단부에 형성된 전이부(140)의 높이(H1)는 몸체부(120)의 완료부(126)의 최후단부에 형성된 전이부(140)의 높이(H2) 보다 작은 높이로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 체결 방향(F)을 따라 몸체부(120)의 도입부(122) 최전단에서부 체결부(124)를 거쳐 완료부(126)의 최후단으로 갈수록 전이부(140)의 높이(H1,H2)는 연속적으로 증가되도록 마련될 수 있다.
이에 따라, 전이부(140)의 제1 전이면(142)과 제1 플랭크면(132) 또는 제2 플랭크면(134)이 만나는 지점 즉, 전이 나사골(145)에 발생되는 추가 압력(P)의 크기가 도입부(122)의 전이부(140)에 형성된 전이 나사골(145)에서부터 체결부(124)의 전이부(140)에 형성된 전이 나사골(145)을 거쳐 완료부(126)의 전이부(140)에 형성된 전이 나사골(145)에 이르기까지 연속적 또는 점증적으로 커질 수 있다.
또한, 도입부(122)의 나사산(130)에서부터 완료부(126)의 나사산(130)에 각각 형성된 전이부(140)의 전이 나사골(145)에 가해지는 추가 압력(P)의 총량도 증가되므로 더욱 개선된 태핑 스크류(100)의 체결력과 풀림방지력을 얻을 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태핑 스크류(100)의 전이부(140)의 높이(H'1, H'2, H'3)는 도입부(122)에서부터 체결부(124)를 거쳐 완료부(126)에 이르기까지 단계적으로 증가하도록 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도입부(122)에 형성된 전이부(140)의 높이(H'1), 체결부(124)에 형성된 전이부(140)의 높이(H'2) 및 완료부(126)에 형성된 전이부(140)의 높이(H'3)는 서로 다른 높이로 형성될 수 있다. 반면에, 도입부(122)의 나사산(130)에 형성되는 모든 전이부(140)는 서로 동일한 높이(H'1)로 마련되고, 체결부(124)의 나사산(130)에 형성되는 모든 전이부(140)는 서로 동일한 높이(H'2)로 마련되며, 완료부(126)의 나사산(130)에 형성되는 모든 전이부(140)는 서로 동일한 높이(H'3)로 마련될 수 있다.
이때, 완료부(126)의 전이부(140) 높이(H'3)는 체결부(124)의 전이부(140) 높이(H'2) 보다 크게 마련되고, 체결부(124)의 전이부(140) 높이(H'2)는 도입부(122)의 전이부(140) 높이(H'1)보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 완료부(126)의 전이부(140) 높이(H'3) > 체결부(124)의 전이부(140) 높이(H'2) > 도입부(122)의 전이부(140) 높이(H'1) 순으로 마련될 수 있다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시한 전이부(140)와 같이 도입부(122)에서부터 완료부(126)로 갈수록 전이부(140)의 높이(H1->H2)가 연속적 또는 점진적으로 증가되는 것이 아니라, 도입부(122), 체결부(124) 및 완료부(126)의 각 부분에서의 전이부(140)의 높이는 서로 동일하게 형성되지만, 도입부(122)에서 체결부(124) 및 완료부(126)로 갈수록 전이부(140)의 높이(H'1,H'2,H'3)는 단계적 또는 불연속적으로 증가되도록 마련될 수 있다(H'1->H'2->H'3).
한편, 도 4를 참조하면 전이부(140)의 높이(H)는 나사산(130)의 높이(h)보다 작게 형성될 수 있다. 여기서 전이부(140)의 높이(H)는 몸체부(120)의 표면에서부터 전이 정상부(141)까지의 높이 또는 모든 전이 정상부(141)를 서로 연결하는 가상선의 높이를 의미하고, 나사산(130)의 높이(h)는 몸체부(120)의 표면에서부터 정상부(131)의 높이 또는 모든 정상부(131)를 서로 연결하는 가상선의 높이를 의미한다. 예컨대, 나사산(130)의 높이(h)가 0.5mm로 형성되었다면, 전이부(140)의 높이(H)는 0.25mm 또는 그 보다 더 작은 높이로 형성될 수 있다. 즉, 전이부(140)의 높이(H)는 나사산(130)의 높이(h)의 1/2 또는 그 보다 작은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 나사산(130)의 높이(h)와 전이부(140)의 높이(H) 관계는 도 5 및 도 6에 도시된 태핑 스크류(100)의 경우도 마찬가지이다.
상기한 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류(100)는 체결 대상물의 재질 및 체결 깊이에 따라 나사산의 형상 및 개수를 달리하여 사용해야 하는 종래 태핑 스크류와는 다르게 나사산과 인접한 위치에 형성된 전이부에 의해서 체결력 및 풀림방지력이 개선될 수 있기 때문에 체결 대상물의 재질 및 체결 깊이에 관계없이 공용으로 사용할 수 있고, 이에 따라, 태핑 스크류 체결시 체결 대상물의 변형을 최소화함으로써 반복 재사용 할 수 있다.
또한, 본 발명의 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류(100)는 전이부가 형성됨으로 인하여 나사산을 형성하는 전조 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 감소시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류(100)는 전이부의 높이가 나사산의 몸체부의 도입부, 체결부 및 완료부로 갈수록 연속적 또는 단계적으로 커지도록 형성되기 때문에, 전이부의 전이 나사골에서 발생되는 각각의 추가 압력의 크기도 커지고 전체 추가 압력의 총합도 커지게 되어 보다 개선된 체결력과 풀림방지력을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 태핑 스크류
110: 머리부
120: 몸체부
122: 도입부
124: 체결부
126: 완료부
130: 나사산
131: 정상부
132: 제1 플랭크면
134: 제2 플랭크면
140: 전이부
141: 전이 정상부
142: 제1 전이면
144: 제2 전이면
145: 전이 나사골
h: 나사산의 높이
H: 전이부의 높이

Claims (12)

  1. 체결 대상물의 재질 및 체결 깊이에 관계없이 사용할 수 있는 태핑 스크류에 관한 것으로서,
    머리부; 및
    상기 머리부에서부터 연장 형성되고 외주면에 복수개의 나사산이 형성되는 몸체부;를 포함하고,
    상기 나사산은, 상기 몸체부의 일단에서부터 상기 머리부 쪽 타단에 이르기까지 순차적으로 도입부, 체결부 및 완료부로 구분되며, 상기 체결 대상물에 대한 상기 몸체부의 체결방향의 전방에 위치하는 제1 플랭크면; 및 상기 제1 플랭크면과 대향되고 형성되고 상기 몸체부의 체결방향의 후방에 위치하는 제2 플랭크면;을 포함하며,
    상기 나사산에는 상기 나사산과 상기 몸체부가 만나는 부분에 형성되되 상기 나사산보다 작은 높이를 가지고 상기 나사산의 각도보다 완만한 나사산 각도를 가지도록 형성된 전이부가 상기 몸체부의 길이방향 전체에 걸쳐서 상기 제2 플랭크면에 형성되고,
    상기 전이부는 상기 제2 플랭크면과 접촉되는 제1 전이면; 및 상기 제1 전이면과 대향되게 마련되며, 하단이 상기 몸체부와 접촉되는 제2 전이면;을 포함하며,
    상기 제1 전이면의 길이는 상기 제2 전이면보다 짧은 길이로 형성되고 상기 제2 전이면과 상기 제2 플랭크면 사이의 간격은 상기 전이부의 상측에서부터 하측으로 갈수록 점차적으로 증가되어 상기 제1 전이면과 상기 제2 전이면 사이의 나사산 각도가 상기 제1 플랭크면과 상기 제2 플랭크면 사이의 나사산 각도 보다 큰 각도로 마련되고,
    상기 제1 전이면과 상기 제2 플랭크면이 서로 만나는 지점에 상기 제2 플랭크면에 대해서 소정의 경사각을 이루는 전이 나사골이 형성되며,
    상기 태핑 스크류가 상기 체결 대상물과 체결된 상태에서 상기 전이 나사골에 상기 체결 대상물이 상기 제2 플랭크면에 가하는 힘에 대한 반력 및 상기 반력에 대한 추가 반력이 발생되고,
    상기 전이 나사골은 상기 전이 나사골의 깊이로 인해서 상기 제2 플랭크면에 대해서 소정의 경사각을 이루는 형상으로 형성되어 상기 태핑 스크류의 체결시 칩의 형태로 상기 나사산 사이를 유동하는 절개된 상기 체결 대상물이 상기 제2 플랭크면 쪽으로 당겨져서 상기 제2 플랭크면과 맞닿는 상기 체결 대상물의 면과 상기 제2 플랭크면이 밀착하게 되며,
    상기 도입부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되고, 상기 체결부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되며, 상기 완료부에 형성된 상기 전이부는 서로 동일한 높이로 형성되되,
    상기 완료부에 형성된 상기 전이부의 높이는 상기 체결부에 형성된 상기 전이부의 높이보다 크게 마련되고, 상기 체결부에 형성된 상기 전이부의 높이는 상기 도입부에 형성된 상기 전이부의 높이보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 상기 제1 전이면의 길이는 상기 몸체부의 길이방향 중심을 포함하는 단면에서 측정된 상기 제2 전이면의 길이보다 짧은 길이로 형성되고, 상기 제1 전이면의 경사는 상기 제2 전이면의 경사보다 완만하게 형성되는 것을 특징으로 하는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전이면과 상기 제2 플랭크면 사이의 간격은 상기 전이부의 상측에서 하측으로 갈수록 점차적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 나사산은 서로 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전이 나사골은 상기 제2 플랭크면과 상기 전이부의 정상부 사이에 형성되고,
    상기 태핑 스크류의 태핑 체결시 상기 제2 플랭크면을 타고 유동되는 체결 대상물과 상기 전이 나사골 사이의 간섭에 의해 상기 체결 대상물이 상기 나사산에 가하는 추가 압력이 발생하는 것을 특징으로 하는 체결력 및 풀림방지력이 개선된 태핑 스크류.
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