KR102197568B1

KR102197568B1 - 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조

Info

Publication number: KR102197568B1
Application number: KR1020190159505A
Authority: KR
Inventors: 김용근; 김태경
Original assignee: 김용근
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-01-04
Also published as: EP4071370A4; AU2020396023B2; WO2021112594A1; EP4071370A1; US20220403865A1; CN114729662A; AU2020396023A1; JP2023502799A

Abstract

암나사체와 수나사체 간의 나사결합구조에 있어서, 상기 암나사체는 내경에 평행나사산으로 형성되는 평행 암나사부와 상기 평행 암나사부의 일단에 안지름이 좁아지는 테이퍼 암나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 암나사부를 포함하고, 상기 수나사체는 외경에 평행나사산으로 형성되는 평행 수나사부와 상기 평행 수나사부의 일단에 바깥 지름이 좁아지는 테이퍼 수나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 수나사부를 포함하고, 상기 평행 암나사부의 안지름은 상기 테이퍼 암나사부의 최대 안지름 보다 크도록 형성되고, 상기 평행 수나사부의 바깥 지름은 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름 보다 크도록 형성되고, 상기 평행 암나사부와 테이퍼 암나사부 사이 및 상기 평행 수나사부와 테이퍼 수나사부 사이에 각각 나사산 불연속부가 형성되고 상기 평행 암나사부의 안지름이 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름보다 크도록 형성되는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조가 개시된다.

Description

평행-테이퍼 일체형 나사결합구조{PARALLEL-TAPER INTEGRATED SCREW COMBINATION STRUCTURE}

본 발명은 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 암나사체와 수나사체의 나사결합시 암수 평행나사부와 암수 테이퍼나사부가 평행-테이퍼 동시결합되는 작용이 일어나고, 이러한 작용을 이용하여 결합회전수를 감소시켜 나사결합이 가능하며, 테이퍼 구조의 안내작용에 의하여 나사선 시작점 맞춤작업이 불필요하며, 결합 후 풀림현상이 감소하는 발명에 관한 것이다.

나사산에 의한 기계식 이음이 필요한 다양한 분야에 있어서 종래 공지의 암수 평행나사간 결합시에는 결합완료 소요회전수가 나사산 개수와 동일하므로 완전 결합시 모든 나사산의 결합이 완료될 때까지 회전시켜야 하고, 나사산의 개수만큼 회전시키는 과정에서 결합 소요시간이 길어진다. 또한 암수 나사산의 초기결합시에 축심 및 나사선 시작지점을 맞추어야 한다.

종래 도24를 참조하면, 특허번호 US3415552로 나사가 형성된 커플링 슬리브를 구비한 이음용 금속재 보강 강봉이 개시되어 있다. 상기의 특허에서 개시된 테이퍼 형상의 철근 단부와 커플링 슬리브는 테이퍼 나사를 이용하는 암수 나사산 간의 결합을 포함하는 구성이다.

암수 테이퍼나사 만에 의하여 결합되는 방식을 살펴보면, 암수 평행나사 결합시 보다 결합완료 소요회전수는 감소될 수 있어 신속한 결합이 가능하고 수나사산의 삽입시 테이퍼 구조에 의한 안내작용이 가능하나, 나사결합 시작시 테이퍼 구조의 한계로 말미암아 나사산 간의 결합이 불완전한 상태가 존재하게 되고 결합완료 후에는 내력이 부족하여 축방향 유동이 있거나 진동발생시 나사가 풀림되거나 평행나사보다 작은 인장력에서도 빠짐현상이 발생될 우려가 있다.

또한 도4의 X1도면을 참조하면, 테이퍼나사와 평행나사를 단순 조합한 종래의 실시예로서 테이퍼나사가 철근 단부의 끝단부에 위치하여 테이퍼 나사가 평행나사보다 단부에 배치되도록 형성되는 경우는 테이퍼나사의 최대바깥지름과 평행나사의 바깥지름이 동일한 관계로 삽입시 암나사(34)와 수나사(35)간에 상호 간섭되었다. 이에 나사회전 없이는 테이퍼나사를 깊게 삽입하여 결합 시킬 수 없었고 이에 따라서 결합완료 소요회전수가 평행나사보다는 적으나 테이퍼나사보다는 많을 수 밖에 없는 단점이 있었고 또한 나사산을 형성하기 어려운 점이 있었다.

이와 반대로, 도25를 참조하면, 평행나사가 철근 단부의 끝단부에 위치하여 평행나사가 테이퍼나사보다 단부에 배치되도록 형성되는 경우에 관하여, 종래 특허번호10-0439628에 철근의 연결구조가 개시되어 있다. 양측에 대칭을 이루게 암나사부를 형성한 연결소켓과, 단부에 수나사부를 형성하여 상기 연결소켓의 단부에 나사 결합되는 철근으로 이루어진 철근의 연결구조에 있어서, 연결소켓(10) 암나사부(11)의 바깥측은 테이퍼를 이루는 조임암나사부(11a)를 형성하고, 상기 조임암나사부(11a)의 내측에는 수평을 이루는 인장암나사부(11b)를 연속형성하며, 철근(20) 수나사부(21)의 단부에는 수평을 이루어 상기 연결소켓(10)의 인장암나사부(11b)와 나사 결합되는 인장수나사부(21b)를 형성하고, 상기 인장수나사부(21b)의 내측에는 테이퍼를 이루며 상기 연결소켓(10)의 조임암나사부(11a)와 나사 결합되는 조임수나사부(21a)를 연속형성한 구조이다.

그러나 이러한 구성을 살펴보면, 인장암나사부(11b)와 인장수나사부(21b)간의 나사산은 평행나사부이므로 결합 소요회전수가 테이퍼나사부보다 증대될 수 밖에 없고, 실제 연결소켓과 철근의 체결작업시 철근을 연결소켓 내부로 삽입 후에도 암수 평행나사부 간의 축심을 맞추어 나사결합작업이 이루어져야 할 것으로 생각된다.

또한 평행나사부 간의 결합이 선행하여 마지막 평행나사산까지 결합완료된 이후에야 비로소 테이퍼나사부 간의 결합이 후행하여 발현되는 구조이므로, 결국 평행나사산과 테이퍼나사산의 동시 결합 작용이 이루어지는 구조가 되지 못하는 것으로 생각된다. 또한 철근에 직접 나사가공을 하여야 함으로 인하여 철근의 미세 조직구조에 문제를 발생시키고 초고강도 철근에는 적용이 어렵다고 생각된다.

이에 평행나사와 테이퍼나사의 장점은 살리면서도 각 평행나사 및 테이퍼나사의 문제점을 해결하는 발명을 개시한다.

본 발명의 과제는, 테이퍼 암나사부의 최대 안지름이나 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름과 관계될 필요 없이 평행 암나사부나 평행 수나사부를 임의의 지름규격으로 각각 형성하는데 있다.

또한, 나사회전 없이 테이퍼나사를 깊게 삽입시킬 수 있도록 하는데 있다.

또한, 결합회전수를 감소시키면서도 평행-테이퍼 나사산이 빠짐없이 모두 결합되도록 하는데 있다.

또한, 평행나사부와 테이퍼나사부의 동시결합을 이루게 하는데 있다.

또한, 로크너트 없이도 나사산간의 결합이 로크될 수 있도록 하는데 있다.

또한, 테이퍼 나사만에 의한 결합보다 더욱 직진도 왜곡이 적도록 하는데 있다.

또한, 수나사체의 삽입시 안내작용이 발생할 수 있도록 하는데 있다.

또한, 신속한 나사결합이 가능하도록 하는데 있다.

또한, 나사의 풀림현상을 최소화 하는데 있다.

본 발명은 암나사체와 수나사체 간의 나사결합구조에 있어서, 상기 암나사체는, 내경에 평행나사산으로 형성되는 평행 암나사부와 상기 평행 암나사부의 일단에 안지름이 좁아지는 테이퍼 암나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 암나사부를 포함하고, 상기 수나사체는, 외경에 평행나사산으로 형성되는 평행 수나사부와 상기 평행 수나사부의 일단에 바깥 지름이 좁아지는 테이퍼 수나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 수나사부를 포함하며, 상기 평행 암나사부의 안지름(minor diameter)은, 상기 테이퍼 암나사부의 최대 안지름 보다 크도록 형성되고, 상기 평행 수나사부의 바깥 지름(major diameter)은, 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름 보다 크도록 형성되며, 상기 평행 암나사부와 테이퍼 암나사부 사이 및 상기 평행 수나사부와 테이퍼 수나사부 사이에 각각 나사산 불연속부가 형성되고, 상기 평행 암나사부의 안지름이 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름보다 크도록 형성되며, 상기 암나사체와 수나사체는, 암수 평행나사 간의 결합완료 회전 횟수와 암수 테이퍼나사 간의 결합완료 회전 횟수가 동일하도록 형성되며, 상기 수나사체와 암나사체는 각각 중실 수나사체 및 중실 암나사체이며, 중실부재 대상물을 기준으로 상기 중실부재 대상물의 좌측단에 수나사체가 일체로 형성되고, 중실부재 대상물의 우측단에 암나사체가 일체로 형성되거나, 중실부재 대상물을 기준으로 중실부재 대상물의 좌측단에 수나사체가 일체로 형성되고, 중실부재 대상물의 우측단에 수나사체가 일체로 형성되며, 상기 수나사체의 외측면에 형성된 나사산의 회선 방향과, 상기 암나사체의 내측면에 형성된 나사산의 회선 방향은 서로 동일하거나 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 암나사체와 수나사체는, 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산 간 결합시작 지점 또는 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산과 암수 평행나사부의 평행나사산간의 동시결합시작 지점 또는 암수 평행나사부의 평행나사산 간 결합시작 지점까지 나사회전없이 상기 수나사체가 상기 암나사체 내부로 삽입되어 가결합되는 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 암나사체와 수나사체는, 암수 테이퍼나사부는 상호간 접촉되고 암수 평행나사부는 상호간 이격되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 암나사체와 수나사체는, 암수 테이퍼나사부와 암수 평행나사부가 모두 동시접촉되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 암나사체와 수나사체는, 암수 테이퍼나사부는 상호간 이격되고 암수 평행나사부는 상호간 접촉되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 암나사체에는 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 하나 또는 복수로 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명은 평행 암나사부와 테이퍼 암나사부 사이 및 평행 수나사부와 테이퍼 수나사부 사이에 각각 나사산 불연속부를 형성함으로서 테이퍼 암나사부의 최대 안지름이나 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름과 관계될 필요 없이 평행 암나사부나 평행 수나사부를 임의의 지름규격으로 각각 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 평행 암나사부의 안지름이 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름보다 크도록 형성하여 나사회전 없이 테이퍼나사를 깊게 삽입시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 암나사체와 수나사체의 나사결합 회전시 암수 평행나사부와 암수 테이퍼나사부가 각각 동시결합되는 작용이 일어나므로 결합회전수를 감소시키면서도 평행-테이퍼 나사산 이 빠짐없이 모두 결합되는 구성이 가능한 효과가 있다.

또한, 테이퍼나사산과 평행나사산이 각각 모두 암수 맞물리는 나사산을 형성하는 구성으로 인하여 평행나사부와 테이퍼나사부의 동시결합을 이루게 하는 효과가 있다.

또한, 결합완료시 평행나사부와 테이퍼나사부 간 상호 조임되어 로크너트 없이도 나사산간의 결합이 로크될 수 있는 효과가 있다.

또한, 결합 후 암나사체와 수나사체는 평행나사부에 의한 결합을 포함하고 있는 결합으로 이루어져 있으므로 평행나사부에 의한 직진도를 가질 수 있으며 테이퍼 나사만에 의한 결합보다 더욱 직진도 왜곡이 적은 효과가 있다.

또한, 수나사체는 암나사체 내로 삽입시 테이퍼가 이루는 각에 의한 축심맞춤이 자동으로 되므로 수나사체의 삽입시 안내작용이 발생하는 효과가 있다.

또한, 수나사체를 암나사체 내로 삽입시 별도의 나사산 시작점 맞춤작업이 불필요하게 되어 신속한 나사결합이 가능한 효과가 있다.

또한, 암나사체와 수나사체를 평행-테이퍼 일체형 한줄 나사로 형성하는 경우 평행-테이퍼 나사구조는 다줄나사를 형성한 것과 같의 빠른 결합속도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 한줄나사로 나사의 리드각을 작게 함으로서 나사의 풀림현상을 최소화 하는 효과가 있다.

삭제

도1은 본 발명의 실시예를 부분 단면도로 나타내는 도면이다.
도2는 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 형성된 암나사체를 나타내는 도면이다.
도3는 평행-테이퍼 일체형 수나사부가 형성된 수나사체를 나타내는 도면이다.
도4는 종래의 실시예와 본 발명의 실시예를 대비하여 가결합시의 결합깊이 차이를 나타내는 도면이다.
도5는 제1실시예에 의한 가결합 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 제2실시예에 의한 가결합 상태를 나타내는 도면이다.
도7은 제3실시예에 의한 가결합 상태를 나타내는 도면이다.
도8은 제1실시예의 가결합 후 0회전 상태를 나타내는 도면이다.
도9은 제1실시예의 가결합 후 1회전 상태를 나타내는 도면이다.
도10은 제1실시예에 있어서 가결합 후 2회전 상태를 나타내는 도면이다.
도11은 제1실시예에 있어서 가결합 후 3회전 상태를 나타내는 도면이다.
도12은 제1실시예에 있어서 가결합 후 4회전 상태를 나타내는 도면이다.
도13은 중실부재인 대상물, 암나사체 및 수나사체를 나타내는 도면이다.
도17은 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 양측에 형성된 암나사체의 실시예를 나타내는 도면이다.
도24 및 도25는 종래의 실시예를 나타내는 도면이다.

본 명세서에서 평행나사라 함은 나사의 안지름 내지 바깥지름이 축방향을 따라 일정하도록 형성되는 나사이고 테이퍼나사는 나사의 안지름 내지 바깥지름이 축방향을 따라 증가 또는 감소하도록 형성되어 테이퍼각을 이루게 되는 형태의 나사를 의미한다.

또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조는 암나사체(20), 수나사체(30), 평행-테이퍼 일체형 암나사부(21), 평행-테이퍼 일체형 수나사부(31)를 포함한다.

상기 암나사체(20)는 내경에 평행나사산으로 형성되는 평행 암나사부(P1)와 상기 평행 암나사부(P1)의 일단에 안지름이 좁아지는 테이퍼 암나사부(T1)가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 암나사부(21)를 포함한다.

상기 암나사체(20)는 내측 방향으로 내경에 평행 암나사부(P1)와 테이퍼 암나사부(T1)가 나란하게 형성되는 바 상기 평행 암나사부(P1)보다 내측에 테이퍼 암나사부(T1)가 위치되게 형성된다.

상기 수나사체(30)는 외경에 평행나사산으로 형성되는 평행 수나사부(P2)와 상기 평행 수나사부(P2)의 일단에 바깥 지름이 좁아지는 테이퍼 수나사부(T2)가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 수나사부(31)를 포함한다.

나사결합을 위하여 상호 대응되는 규격으로 형성되는 테이퍼나사산(T1, T2)과 평행나사산(P1, P2)이 각각 모두 암수 맞물리는 구조로 나사결합되는 구조이다.

이를 위하여 상기 평행 암나사부(P1)의 안지름(minor diameter)(DP1)은 상기 테이퍼 암나사부(T1)의 최대 안지름(DT1) 보다 크도록 형성된다.

즉 상기 테이퍼 암나사부(T1)는 안지름이 평행 암나사부(P1) 방향으로 점점 크도록 형성되나 상기 테이퍼 암나사부(T1)의 최대 안지름(DT1)이 상기 평행 암나사부(P1)의 안지름(DP1)보다는 작게 형성된다.

또한 상기 평행 수나사부(P2)의 바깥 지름(major diameter)(DP2)은 상기 테이퍼 수나사부(T2)의 최대 바깥 지름(DT2) 보다 크도록 형성된다.

즉 상기 테이퍼 수나사부(T2)의 바깥 지름이 상기 평행 수나사부(P2) 방향으로 점점 크도록 형성되나 상기 테이퍼 수나사부(T2)의 최대 바깥 지름(DT2)이 상기 평행 수나사부(P2)의 바깥 지름(DP2)보다는 작게 형성된다.

이에 따라서 상기 테이퍼나사산(T1, T2)과 평행나사산(P1, P2)이 각각 모두 암수 맞물리는 나사산을 형성하는 구성이 이루어질 수 있다.

나아가 상기 평행 암나사부(P1)와 테이퍼 암나사부(T1) 사이 및 상기 평행 수나사부(P2)와 테이퍼 수나사부(T2) 사이에 각각 나사산 불연속부(23, 33)가 형성된다.

상기 불연속부(23, 33)는 나사산이 불연속하기만 하면 그 형상이나 방법은 다양하다.

가령 원주방향에 띠상으로 함몰형성되는 리세스부를 가공형성할 수 있다. 즉 상기 리세스부에 의하여 테이퍼나사부-리세스부-평행나사부(T1-23-P1, T2-33-P2)의 일련의 구성을 가지게 된다. 이로써 테이퍼나사부(T1, T2)의 나사선이 연속되지 않는다.

그러나 나사산의 불연속을 위하여 반드시 상기와 같은 리세스부를 형성할 필요는 없으며 나사산의 불연속을 이루게 하는 다양한 구성이 가능하다.

나사산이 불연속되면 나사가공이 용이하고 상기 테이퍼 암나사부(T1)의 최대 안지름(DT1)이나 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름(DT2)과 관계될 필요 없이 평행 암나사부(P1)나 평행 수나사부(P2)를 임의의 지름규격으로 각각 형성할 수 있다.

이에 따라서 테이퍼나사부(T1, T2)와 평행나사부(P1, P2)의 유효단면적이 더해져 인장력 등에 내력을 가지게 할 수 있다.

효율적이고 신속한 나사결합작업을 위하여 상기 평행 암나사부(P1)의 안지름(DT1)이 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름(DT2)보다 크도록 형성한다.

이러한 구성에 의하여 나사결합 작업시 불필요한 나사산간의 간섭이 원천적으로 회피될 수 있다.

이를 통해 암나사체(20)와 수나사체(30)의 나사결합 회전시 암수 평행나사부(P1, P2)와 암수 테이퍼나사부(T1, T2)가 각각 동시결합되는 작용이 일어나므로 이러한 작용을 이용하여 결합회전수를 감소시키면서도 평행-테이퍼 나사산 이 빠짐없이 모두 결합되는 구성이 가능한 효과가 있다.

즉 테이퍼나사산과 평행나사산이 각각 모두 암수 맞물리는 나사산을 형성하는 구성으로 인하여 암수 평행나사부(P1, P2)와 암수 테이퍼나사부(T1, T2)의 동시결합을 이루게 하는 효과가 있다.

또한 결합완료시 테이퍼나사산(T1, T2)과 평행나사산(P1, P2) 간 상호 조임되어 간 상호 조임되어 로크너트 없이도 나사산간의 결합이 로크될 수 있다.

결합 후 암나사체(20)와 수나사체(30)는 평행나사부(P1, P2)에 의한 결합을 포함하고 있는 결합으로 이루어져 있으므로 평행나사부(P1, P2)에 의한 직진도를 가질 수 있으며 테이퍼 나사부(T1, T2)만에 의한 결합보다 더욱 직진도 왜곡이 적은 효과가 있을 것으로 생각된다.

암나사체(20)와 수나사체(30)의 재질은 금속재 및 합성수지재 등 다양하다. 본 명세서의 실시예에서는 금속재로 이루어지는 실시예를 중심으로 설명한다.

도4의 X1도면을 참조하면, 테이퍼나사와 평행나사를 단순 조합한 종래의 실시예의 경우는 테이퍼나사의 최대바깥지름과 평행나사의 바깥지름이 동일한 관계로 삽입시 암나사(35)와 수나사 간(34)에 상호 간섭되었다(36). 이에 가결합 깊이(D1)가 제한되어 나사회전 없이는 테이퍼나사를 깊게 삽입하여 가결합 시킬 수 없었다.

그러나 본 발명에 따르면, 도4의 X2도면과 같이, 암나사체와 수나사체는 평행 암나사부의 안지름이 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름보다 크도록 형성되어 가결합 완료시 테이퍼 나사부는 상호 접촉(37)되고 평행 나사부는 상호 이격(38)될 수 있다. 결국 테이퍼 나사부와 평행 나사부의 접촉여부에 따라 가결합 깊이가 결정되는 구조이므로 X1도면 보다 X2도면의 가결합 깊이가 더욱 깊게 이루어질 수 있다.

즉 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산 간 결합시작 지점(도5) 또는 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산과 암수 평행나사부의 평행나사산간의 동시결합시작 지점(도6) 또는 암수 평행나사부의 평행나사산 간 결합시작 지점(도7)까지 나사회전없이 수나사체가 암나사체 내부로 삽입되어 가결합될 수 있다.(D2) 이에 가결합시의 결합깊이(D2)가 증대될 수 있다(D2 > D1).

상기와 같이 평행 암나사부(P1)의 안지름(DP1)이 상기 테이퍼 암나사부(T1)의 최대 안지름(DT1) 보다 크도록 형성되면 다음과 같은 가결합 상태를 이루게 하는 실시예가 가능하다.

도5를 참조하면, 먼저 제1실시예로서, 암나사체(202)와 수나사체(203)가 암수 테이퍼나사부는 상호 간 접촉(200)되고 암수 평행나사부는 상호간 이격(201)되도록 가결합될 수 있다.

이러한 실시예의 경우 테이퍼나사부가 가결합시 먼저 접촉(200)된 상태이므로 회전방향으로 회전시 암수 테이퍼나사산이 먼저 결합을 시작한다.

가령 나사산이 1줄 나사인 경우 바람직하게 암수 테이퍼나사산이 0.5회전 이루어졌을 때 암수 평행나사산 결합이 시작되도록 하는 실시예가 바람직하다.

따라서 1피치가 2.5인 경우 암수 테이퍼나사부 상호간 접촉시 암수 평행나사부 결합 시작지점의 이격거리(204)는 2.5mm의 2분지 1 인 1.25mm가 된다.

암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산 간 결합시작 지점은 찾을 필요가 없다. 회전과정에서 상호 암수 나사산이 저절로 맞춤되는 작용이 발생한다.

이에 의하여 상기 수나사체(203)는 암나사체(202) 내로 삽입시 테이퍼가 이루는 각에 의한 축심맞춤이 자동으로 되므로 수나사체(203)의 삽입시 안내작용이 발생하는 효과가 있다.

이에 따라 별도의 나사산 시작점 맞춤작업이 불필요하게 되어 신속한 나사결합이 가능한 효과가 있다.

평행나사의 경우 반드시 최초의 나사산 결합 발현을 위하여 나사산 시작점 맞추는 작업이 요구되지만 본 발명은 평행나사간 나사결합을 구성안에 포함하는 발명이면서도 시작점 맞추는 작업이 불필요하다.

도6을 참조하면, 다음으로 제2실시예로서, 암나사체(302)와 수나사체(303)는

암수 테이퍼나사부와 암수 평행나사부가 모두 동시접촉(300, 301)되도록 가결합될 수 있다.

이러한 실시예의 경우 상기 테이퍼나사부와 평행나사부가 가결합시 모두 접촉(300, 301)된 상태이므로 회전방향으로 회전시 상기 암수 테이퍼나사산과 암수 평행나사산이 모두 결합을 시작한다.

도7을 참조하면, 다음으로 제3실시예로서, 상기 암나사체(402)와 수나사체(403)는 암수 테이퍼나사부는 상호간 이격(400)되고 암수 평행나사부는 상호간 접촉(401)되도록 가결합될 수 있다.

이러한 실시예의 경우 평행나사부가 가결합시 먼저 접촉된 상태이므로 회전방향으로 회전시 암수 평행나사산이 먼저 결합을 시작한다.

상기 암나사체와 수나사체는 한줄 또는 다줄 나사로 이루어질 수 있다.

한줄나사는 1회전시 피치만큼 전진이 가능하여 신속한 결합은 어렵지만 나사의 리드각이 감소하게 되어 진동이나 축방향 인장력 발생시 나사의 풀림현상이 적게 발생할 수 있다.

두줄나사는 1회전시 피치의 2배만큼 전진이 가능하여 신속한 결합이 가능하지만 나사의 리드각이 증가하게 되어 진동이나 축방향 인장력 발생시 나사의 풀림현상이 쉽게 발생한다.

또한 세줄나사는 더욱 빠른 결합이 가능하나 풀림현상이 더욱 심해진다.

바람직하게 상기 암나사체와 수나사체를 평행-테이퍼 일체형 한줄 나사로 형성하는 경우 평행-테이퍼 나사구조는 다줄나사를 형성한 것과 같은 빠른 결합속도를 확보하면서도 한줄나사로 나사의 리드각을 작게 함으로서 나사의 풀림현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한 더욱 신속한 결합이 요구되는 경우 상기 암나사체와 수나사체를 다줄 나사로 형성할 수 있다.

상기 암나사체(40)와 수나사체(41)는 암수 평행나사부 간의 결합완료 회전 회수와 암수 테이퍼나사부 간의 결합완료 회전 회수가 동일하도록 형성될 수 있다.

상기 제1실시예를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도8 내지 도12를 참조하면, 상기 암나사체(40)는 테이퍼각이 축방향에 대하여 6°이고, 1줄 나사이며, 테이퍼 암나사부(42)는 피치 2.5mm, 테이퍼 암나사부(42) 최대 안지름 33.42mm, 테이퍼 암나사산 18개, 평행 암나사부(45)는 피치2.5, 평행 암나사부(45) 안지름 36.78mm, 평행 암나사산 4개이다.

수나사체(41)는 테이퍼각이 축방향에 대하여 6°이고, 1줄 나사이며, 테이퍼 수나사부(42)는 피치 2.5mm, 테이퍼 수나사부(42) 최대 바깥 지름 35.51mm, 테이퍼 수나사산 18개, 평행 수나사부(44)는 피치2.5mm, 평행 수나사부(44) 바깥 지름 38.68mm, 평행 수나사산 4개이다.

가결합 상태에서 테이퍼 암수나사부가 접촉되면 평행 암나사부(45)와 평행 수나사부(44)는 1.25mm 이격된 상태이다.

평행 암나사부(45)의 안지름 는 테이퍼 수나사부(42)의 최대 바깥 지름 35.51mm 보다 크게 형성되어 있으므로(36.78mm > 35.51mm), 수나사체(41)의 삽입시 테이퍼 수나사부(42)는 평행 암나사부(45)에 간섭되지 않는다.

수나사체(41)가 암나사체(40)에 축방향으로 정확하게 삽입될 시 최초로 접촉이 일어나는 지점은 바로 테이퍼 암나사부(42)와 테이퍼 수나사부(42)의 결합시작지점(MT)이다.

이때까지 가결합 상태이므로 평행 암나사부(45)와 평행 수나사부(44)는 이격된 상태이다.

이격거리(48)가 1.25mm 이므로 평행나사산간의 최초 결합시작은 수나사체(41)의 0.5회전 후 발생한다.

접촉 지점(MT)을 평행 나사산 0회전 지점(0 TURN) 이라고 한다.

도9를 참조하면, 평행 나사산 1회전 결합(1 TURN)시 테이퍼 나사산 전부가 총 결합거리의 4분지 1만큼 나사결합된다 평행 나사산과 테이퍼 나사산이 동시에 결합되기 시작한다.

도10을 참조하면, 평행 나사산 2회전 결합(2 TURN)시 테이퍼 나사산 전부가 총 결합거리의 4분지 2만큼 나사결합된다.

도11을 참조하면, 평행 나사산 3회전 결합(3 TURN)시 테이퍼 나사산 전부가 총 결합거리의 4분지 3만큼 나사결합된다.

도12를 참조하면, 평행 나사산 4회전 결합(4 TURN)시 테이퍼 나사산 전부가 총 결합거리의 4분지 4만큼 나사결합되어 결합완료 된다.

4회전 완료 시점에 평행 나사산과 테이퍼 나사산이 동시에 결합완료된다.

즉 수나사체(41)를 1회전 시킬때마다 수나사체(41)는 피치 2.5mm만큼 전진하며 그에 따라서 테이퍼 나사부(42, 43) 전부가 일체로 결합되며 4회전 후 평행 나사산과 동시에 결합완료 된다.

결과적으로 수나사체(41)를 4회전 시키면 18개(테이퍼 나사산), 4개(평행 나사산) 도합 22개 나사산의 결합이 일거에 동시완료된다.

평행 나사부(44, 45)의 결합완료시 테이퍼 나사부(42, 43) 전부의 결합이 일거에 동시완료되므로 4회전만으로 1줄 나사 22개 나사산이 모두 결합완료된다(회전수 : 결합나사산수 = 4 : 22).

나아가 테이퍼 암나사부(43), 테이퍼 수나사부(42), 평행 암나사부(45), 평행 수나사부(44)를 각각 2줄 나사로 형성시에는 1회전 시킬때마다 수나사체(41)는 피치 5mm 만큼 전진하며 2회전만으로 22개 나사산이 모두 결합완료될 수 있다.(회전수 : 결합나사산수 = 2 : 22)

상기 암나사체(40)와 수나사체(41)는 언제나 동시에 결합완료될 수 있는 효율적인 나사구조이다.

또한 상기 테이퍼 암나사부(43)의 나사선 종료지점과 평행 암나사부(45)의 나사선 시작지점 간 위상편차와 테이퍼 수나사부(42)의 나사선 종료지점과 평행 수나사부(44)의 나사선 시작지점 간 위상편차가 상호 대응 형성될 수 있다.

즉 위상편차가 상호 동일하거나 나사 결합이 가능한 범위 이내인 소정의 오차 이내로 가공형성 될 수 있다.

또한 상기 평행-테이퍼 일체형 암수 나사부 간(46, 47)의 결합구조는 테이퍼나사부의 구조와 평행나사부의 구조가 상호 보완하는 특성을 가지고 있으므로 진동, 횡력에 대하여도 평행나사 만에 의한 결합구조나 테이퍼나사 만에 의한 결합구조 보다 내력을 향상시킬 수 있다.

테이퍼각도, 한줄 나사 또는 다줄 나사 여부, 피치거리, 테이퍼 나사산 수, 평행 나사산 수, 수나사체(41)의 테이퍼 수나사부(42) 최대 바깥 지름, 평행 수나사부(44) 바깥 지름과 암나사체(40)의 테이퍼 암나사부(42) 최대 안지름, 평행 암나사부(45) 안지름의 실시예는 필요에 따라 다양하게 형성하여 실시할 수 있다.

상기 암나사체와 수나사체의 나사산 형상은 다양하다. 가령, 단면형상이 다각, 사다리꼴, 톱니 또는 둥근나사로 형성될 수 있다. 특히 큰 힘이 요구되는 경우 암나사체와 수나사체의 나사산은 톱니나사 또는 둥근나사로 형성될 수 있다.

도13을 참조하면, 수나사체(101)와 암나사체(102)는 중실부재인 별도의 대상물(105)에 각각 일체화될 수 있다.

수나사체(101)와 암나사체(102)는 중실부재 대상물(105)의 일측(108) 또는 양측에 일체화될 수 있다.

수나사체(101)와 암나사체(102)는 중실부재일 수 있다.

가령 중실 수나사체(101)는 축부와 상기 축부의 둘레면에 나사산이 형성되는 나사이음을 위한 중실 수나사체(101)일 수 있다. 나사이음을 위한 중실 수나사체는 대상물(105)에 일체화 된다. 대상물의 종류는 다양하며 가령 대상물(105)이 길이부재인 경우 대상물(105)의 단부에 연장상으로 일체화될 수 있다. 가령 대상물(105)인 봉강, 철근, 강봉, 환봉 등의 금속재 부재에 대하여 마찰용접(106), 스터드용접, 전자빔용접, 레이저용접, CO₂용접, 알곤용접, 버트용접, 플래시용접 등 다양한 용접방법을 통하여 일체화될 수 있다. 마찰용접시 용접덧살은 가공 종료 후 제거될 수 있다.

암나사체(102)는 몸체와 상기 몸체의 내면에 나사산이 형성되어 나사이음이 가능한 중실 암나사체(102)일 수 있다.

나사이음을 위한 중실 암나사체(102)는 대상물(105)에 일체화 될 수 있다. 대상물(105)의 종류는 다양하며, 가령, 대상물(105)이 길이부재인 경우, 대상물(105)의 단부에 연장상으로 일체화된다. 가령, 봉강, 철근, 강봉, 환봉 등의 부재이다. 가령 대상물(105)인 봉강, 철근, 강봉, 환봉 등의 금속재 부재에 대하여 마찰용접(107), 스터드용접, 전자빔용접, 레이저용접, CO₂용접, 알곤용접, 버트용접, 플래시용접 등 다양한 용접방법을 통하여 일체화될 수 있다. 마찰용접시 용접덧살은 가공 종료 후 제거될 수 있다.

가령, 중실 수나사체(101)-대상물(105)-중실 수나사체(101), 중실 수나사체(101)-대상물(105)-중실 암나사체(102), 중실 암나사체(102)-대상물(105)-중실 암나사체(102)가 각각 일체화될 수 있다.

또한 중실부재에 의한 암나사체(102)와 수나사체(101)의 실시예는 구근 형성 앵커의 구성요소일 수 있다.

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중실부재에 의한 암나사체와 수나사체의 실시예는 다양하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 중실부재인 대상물에 수나사체 또는 암나사체가 일체화되는 경우의 실시예는 다음과 같이 다양한 종류가 가능하다.

수나사체(101)-중실부재인 대상물(105)-수나사체(101), 수나사체(101)-중실부재인 대상물(105)-중실 암나사체(102), 암나사체(102)-중실부재인 대상물(105)-중실 암나사체(102)의 실시예들이 가능하다.

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이러한 경우들에 있어서, 대상물을 기준으로 양측의 부재상호간 나사산이 반대로 형성될 수 있다.

즉 상기 대상물의 양측단에 수나사체가 일체화되는 경우, 상기 수나사체의 나사산의 방향이 상호 반대로 형성되고, 상기 대상물의 양측단에 암나사체가 일체화되는 경우, 상기 암나사체의 나사산의 방향이 상호 반대로 형성되고, 상기 대상물의 양측단에 수나사체와 암나사체가 각각 일체화되는 경우, 상기 암나사체의 나사산의 방향과 수나사체의 나사산의 방향이 상호 반대로 형성될 수 있다. 가령 상기 대상물의 양측단에 수나사체가 일체화된 경우 좌측단은 오른나사 우측단은 왼나사로 형성된다.

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또한 도시되지는 않았지만, 상기 암나사체에는 일측에 평행-테이퍼 일체형 암나사부를 형성하고 타측에는 정착부재를 형성하는 등 다양한 구성이 가능하다.

특히 암나사체는 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 1개만 형성되는 실시예도 가능하고 복수의 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 형성되는 실시예도 가능하다. 상기 평행-테이퍼 일체형 암나사부는 테이퍼 나사부가 내측이고 평행 나사부는 외측에 위치되는 형상이다.

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도17를 참조하면, 상기 암나사체(141)는 평행-테이퍼 일체형 암나사부(143)가 한 쌍이 형성되되, 평행-테이퍼 일체형 암나사부(143)의 테이퍼 암나사부가 서로 마주보도록 한 쌍이 형성되어 양측으로 부터 수나사체(142)를 이음하는 커플러일 수 있다.

즉 평행-테이퍼 일체형 암나사부(143) 2개가 테이퍼 나사방향이 서로 마주보도록 동일 축선에 형성될 수 있다. 마주보도록 향해진 평행-테이퍼 일체형 암나사부(143)에 각각 평행-테이퍼 일체형 수나사부(144)가 양측으로부터 나사결합되어 대상물을 커플링 할 수 있다.
또한, 평행-테이퍼 일체형 수나사부를 형성하기 위해 철근 단부에 대하여 직접 냉간 스웨이징, 정삭가공 및 단부면취 후 전조장치(평다이스, 롤링다이스 등)에 의한 나사가공을 하거나, 냉간 스웨이징 후 절삭 나사가공을 하는 등의 방법으로, 평행-테이퍼 일체형 수나사부를 직접 철근의 단부에 대하여 가공형성할 수도 있다.

상기 암나사체(141)의 횡단면 형상은 원형, 다각형 등 형상이 다양하다. 암나사체(141)는 봉강 등의 기계적 이음을 위한 커플러(145)일 수 있다.

한쌍의 평행-테이퍼 일체형 암나사부(143)의 규격을 상호 다르게 형성하는 경우 이경이음이 가능하다.

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암나사체 : 20
수나사체 : 30
평행-테이퍼 일체형 암나사부 : 21
평행-테이퍼 일체형 수나사부 : 31
평행 암나사부 : P1
테이퍼 암나사부 : T1
평행 수나사부 : P2
테이퍼 수나사부 : T2
테이퍼 암나사부의 최대 안지름 : DT1
테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름 : DT2
평행 암나사부의 안지름 : DP1
평행 수나사부의 바깥 지름 : DP2
암나사체 : 40
수나사체 : 41
테이퍼 암나사부 : 43
테이퍼 수나사부 : 42
평행 암나사부 : 45
평행 수나사부 : 44
중실부재 대상물 : 105
중실 수나사체 : 101
중실 암나사체 : 102

Claims

암나사체와 수나사체 간의 나사결합구조에 있어서,
상기 암나사체는,
내경에 평행나사산으로 형성되는 평행 암나사부와 상기 평행 암나사부의 일단에 안지름이 좁아지는 테이퍼 암나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 암나사부; 를 포함하고,
상기 수나사체는,
외경에 평행나사산으로 형성되는 평행 수나사부와 상기 평행 수나사부의 일단에 바깥 지름이 좁아지는 테이퍼 수나사부가 일체로 형성되는 평행-테이퍼 일체형 수나사부; 를 포함하며,
상기 평행 암나사부의 안지름(minor diameter)은, 상기 테이퍼 암나사부의 최대 안지름 보다 크도록 형성되고,
상기 평행 수나사부의 바깥 지름(major diameter)은, 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름 보다 크도록 형성되며,
상기 평행 암나사부와 테이퍼 암나사부 사이 및 상기 평행 수나사부와 테이퍼 수나사부 사이에 각각 나사산 불연속부가 형성되고,
상기 평행 암나사부의 안지름이 상기 테이퍼 수나사부의 최대 바깥 지름보다 크도록 형성되며,
상기 암나사체와 수나사체는,
암수 평행나사 간의 결합완료 회전 횟수와 암수 테이퍼나사 간의 결합완료 회전 횟수가 동일하도록 형성되며,
상기 수나사체와 암나사체는 각각 중실 수나사체 및 중실 암나사체이며, 중실부재 대상물을 기준으로 상기 중실부재 대상물의 좌측단에 수나사체가 일체로 형성되고, 중실부재 대상물의 우측단에 암나사체가 일체로 형성되거나, 중실부재 대상물을 기준으로 중실부재 대상물의 좌측단에 수나사체가 일체로 형성되고, 중실부재 대상물의 우측단에 수나사체가 일체로 형성되며,
상기 수나사체의 외측면에 형성된 나사산의 회선 방향과, 상기 암나사체의 내측면에 형성된 나사산의 회선 방향은 서로 동일하거나 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
제1항에 있어서,
상기 암나사체와 수나사체는 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산 간 결합시작 지점 또는 암수 테이퍼나사부의 테이퍼나사산과 암수 평행나사부의 평행나사산간의 동시결합시작 지점 또는 암수 평행나사부의 평행나사산 간 결합시작 지점까지 나사회전없이 상기 수나사체가 상기 암나사체 내부로 삽입되어 가결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
제1항에 있어서,
상기 암나사체와 수나사체는
암수 테이퍼나사부는 상호간 접촉되고 암수 평행나사부는 상호간 이격되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
제1항에 있어서,
상기 암나사체와 수나사체는
암수 테이퍼나사부와 암수 평행나사부가 모두 동시접촉되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
제1항에 있어서,
상기 암나사체와 수나사체는
암수 테이퍼나사부는 상호간 이격되고 암수 평행나사부는 상호간 접촉되도록 가결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
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제1항에 있어서,
상기 암나사체에는 평행-테이퍼 일체형 암나사부가 하나 또는 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는 평행-테이퍼 일체형 나사결합구조.
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