KR102270032B1 - 공구 맞물림 부분을 가지는 나사 요소 - Google Patents

공구 맞물림 부분을 가지는 나사 요소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스레드(14)를 가지는 생크(12)를 포함하고 그리고 생크(12)에 연결되는 헤드(16)를 포함하는, 나사 요소(10)에 관한 것이며, 상기 헤드는 상기 헤드(16)의 주변 방향으로 균일하게 분포되어 배열되는 6개의 코너 돔들(22)을 가지는 공구 맞물림 부분(20)을 가지고, 그리고 각각의 플랭크들(24, 26)을 가지며, 상기 플랭크들에 의해 상기 헤드(16)는 상기 나사 요소(10)의 조임(tightening)을 위한 공구(32)의 육각형 소켓(hexagon socket)(34)과 함께 포지티브 협동하게 될(brought into positive cooperation) 수 있으며, 여기서 각각의 오목부들(38)은 코너 돔들(22) 사이에서 주변에 배열되며, 그리고 여기서 코너 돔들(22)의 플랭크들(24, 26)에는 적어도 부분적으로 반경(R)이 각각 제공된다.

Description

공구 맞물림 부분을 가지는 나사 요소 {SCREW ELEMENT HAVING A TOOL ENGAGEMENT PORTION}
본 발명은 본 특허의 제 1 항의 전제부에 따른 나사 요소에 관한 것이다.
체결 요소의 형태의 이러한 나사 요소는, 예를 들어 WO 2010/014881 A1로부터 공지되어 있는 바와 같이 취해질 수 있다. 나사 요소는 스레드(thread)를 가지는 생크(shank)를 포함한다. 또한, 나사 요소는 생크에 연결되는 헤드(head)를 포함한다. 헤드는 헤드의 원주 방향으로 고르게 분포되어 배열되는 6개의 코너 돔들(corner domes)을 가지는 공구 맞물림 부분(tool engagement portion)을 가진다. 코너 돔들은, 결국(in turn), 각각의 플랭크들(flanks)을 가지며, 이 플랭크에 의해, 헤드는 나사 요소의 조임(tightening)을 위한 공구의 육각형 소켓(hexagon socket)과의 포지티브 협동하게 될(brought into positive cooperation) 수 있다.
이러한 공구는, 예를 들어, 육각형 또는 이중 육각형의 형태의 공구 맞물림 부분을 가지는 소켓을 가지는 박스 스패너(box spanner)에 의해 구성된다. 이러한 육각형 또는 이중 육각형은 육각형 소켓에 의해 구성되며, 육각형 소켓 내에, 나사 요소들의 공구 맞물림 부분 또는 플랭크들(flanks)은 적어도 부분적으로 배열될 수 있다.
나사 요소의 플랭크들은, 따라서, 공구의 육각형 소켓과 함께 포지티브하게(positively) 협동할 수 있어서, 나사 요소의 스크류잉 다운(screwing down) 및 조임을 위한 토크들(torques)이 공구로부터 나사 요소로 전달될 수 있다. 공구의 사용에 의해, 사용자는, 그러므로, 예를 들어, 나사 요소를 스크류잉 다운할 수 있거나 또는 조일(tighten) 수 있다. 원주 방향으로의 코너 돔들 사이에서, 각각의 오목부들이 배열된다. 이는, 헤드의 원주 방향으로의 2개의 연속적인 코너 돔들 각각이 이러한 코너 돔들 사이에 배열되는 오목부에 의해 이격되는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 도입부에서 언급된 유형의 나사 요소를 추가적으로 개량하는 것이어서, 특히 적은 중량의 나사 요소가 실현될 수 있으며, 그리고 나사 요소가 특히 유연한 방식으로 사용될 수 있다.
이러한 목적은 본 특허의 제 1 항의 특징들을 가지는 나사 요소에 의해 달성된다. 발명의 편리하고 중대한(non-trivial) 개량들을 포함하는 유리한 실시예들은 다른 청구항들에서 규정된다.
나사 요소의 특히 적은 중량 및 특히 유연한 적용성(applicability) 또는 유용성(usability)이 실현되도록, 본 특허의 제 1 항의 전제부에서 규정된 유형의 나사 요소를 추가적으로 개량하기 위해, 코너 돔들의 플랭크들에는 적어도 부분적으로 반경이 각각 제공되는 것이 본 발명에 따라 제공된다. 그러므로, 특히, 코너 돔들의 플랭크들을 통해 나사 요소를 나사 요소의 조임을 위한 공구의 전형적인 육각형 소켓과의 포지티브 협동하게 할 뿐만 아니라 나사 요소의 조임을 위한 소위 표면 구동 기구와의 포지티브 협동하게 하게 하는 것은 가능하며, 여기서 플랭크들 상의 반경들은 힘들에 대한 수직 흡수의 역할을 한다. 다시 말해, 본 발명에 따른 나사 요소는 상이한 공구들에 의해 조여지게 스크류잉 다운될 수 있다.
코너 돔들 상의 반경들의 결과로써, 박스 스패너는, 예를 들어, 나사 요소의 공구 맞물림 부분과 작동 연결(operative connection)에 대해 특히 유리하게 적용되거나 또는 나사 요소의 공구 맞물림 부분과 작동 연결하게 될 수 있다. 게다가, 코너 반경들의 결과로써, 특히 유리한 힘 유동이 나타날 수 있어서, 나사 요소는 심지어 높은 토크들에 의해서도 손상이 없이 조여질 수 있다.
나사 요소는, 따라서, 특히 승용차들(passenger vehicles) 그리고 상용차들(commercial vehicles)을 위해 육각형 플랜지 나사(hexagon flange screw)로서 구성될 수 있으며, 이 육각형 플랜지 나사는 중량 그리고 설치 공간에 대해 최적화되며, 이 육각형 플랜지 나사는 전형적인 육각형 또는 이중 육각형 박스 스패너들에 의해 그리고 표면 구동 기구에 의해 설치될 수 있거나 또는 장착될 수 있다.
특히 나사 요소의 적은 중량을 실현하는 추가적인 가능성은, 나사 요소의 헤드 내에의 중심으로 소위 컵 배열체를 제공하는 것이다. 이는, 생크의 반경 방향으로, 헤드의 오목부(컵)가 코너 돔들 사이에 배열되는 것이 바람직하게 제공되는 것을 의미한다. 코너 돔들 사이의 원주 방향으로의 오목부의 제공은 나사 요소의 단지 특히 낮은 중량을 실현하는 것을 보조한다.
또한, 칼라(collar) 높이 없는, 그러나 이에 의해, 칼라 높이를 변경하는 전형적인 나사 요소에 대해 적어도 실질적으로 17 퍼센트만큼 헤드의 높이를 감소시키는 것이 가능하다. 게다가, 총 높이의 감소가 실현될 수 있어서, 나사 요소의 중량이 특히 적은 상태가 유지될 수 있다. 또한, 전형적인 나사 요소에 대한 칼라 높이의 감소는 중량을 감소시키는 것에 대한 가능성을 나타낸다.
본 발명의 추가의 장점들, 특성들 및 상세들은 바람직한 예시적인 실시예의 다음의 설명으로부터 그리고 도면을 기초로 하여 명백해진다. 도면 설명에서 아래에 언급되는 특성들 및 특성 조합들뿐만 아니라 설명에서 전술된 특성들 및 특성 조합들, 및/또는 도면들에서 오로지 도시되는 특성들 및 특성 조합들은, 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이, 각각의 규정된 조합에서뿐만 아니라, 다른 조합들에서 또는 별개로(in isolation) 사용될 수 있다.
도 1은, 스레드를 가지는 생크를 포함하고 그리고 생크에 연결되는 헤드를 포함하는, 자동차용 나사 요소에 대한 개략적인 사시도를 도시하며, 상기 헤드는 헤드의 원주 방향으로 균일하게 분포되어 배열되는 6개의 코너 돔들(domes)을 가지는 공구 맞물림 부분을 가지고, 그리고 각각의 플랭크들을 가지며, 이 플랭크들에 의해 헤드는 나사 요소의 조임(tightening)을 위한 공구의 육각형 소켓과 함께 포지티브 협동하게 될 수 있으며, 여기서 각각의 오목부들은 코너 돔들 사이 주변에 배열되며, 그리고 여기서 코너 돔들의 플랭크들에는 적어도 부분적으로 반경이 각각 제공된다.
도 2는 나사 요소에 대한 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 도 2에서 도시되는 단면 선 A-A를 따라 나사 요소에 대한 개략적인 단면도를 선택적으로 도시한다.
도 4는 나사 요소에 대한 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5는 나사 요소의 도 4의 B로 표시되는 영역의 개략적인 확대도를 도시한다.
도 6은 나사 요소의 조임을 위한 육각형 소켓을 가지는 공구에 대한 개략적인 측면 사시도를 도시한다.
도 7은 공구에 대한 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 1 및 도 2는 이의 전체에서 10으로 표시되는 나사 요소를 도시한다. 나사 요소(10)는 체결 요소에 의해 구성되며, 이 체결 요소에 의해, 예를 들어, 제 1 구성 요소는 자동차의 제 2 구성 요소에 체결될 수 있다. 나사 요소(10)는, 생크(12)에 연결되는 헤드(16)뿐만 아니라, 외부 스레드(external thread)(14)의 형태의 스레드를 가지는 생크(12)를 가진다. 나사 요소(10)는 예를 들어 금속성 재료로 형성된다. 헤드(16)에는 일체로(in one piece) 생크(12)가 구성된다. 생크(12)의 길이 방향 범위의 방향으로, 칼라(collar)(18)는 헤드(16)와 생크(12) 사이에 구성된다. 나사 요소(10)는 여기서 칼라(18)에 의해 제 1 구성 요소에 맞닿아 지지될 수 있어, 나사 요소(10)의 조여진 상태에서, 상응하는 제 2 구성 요소에 대해 제 1 구성 요소를 클램핑한다(clamp).
도 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 헤드(16)는 외부 다각형으로서 구성되는 공구 맞물림 부분(20)을 가진다. 공구 맞물림 부분(20)은, 헤드(16)의 원주 방향으로 균일하게 분포되어 배열되는 6개의 코너 돔들(22)을 가진다. 다시 말해, 코너 돔들(22)은 헤드(16)의 원주 방향으로 동일한 거리로 떨어져 있는 쌍들로 배열된다. 코너 돔들(22)은 각각의 플랭크들(24, 26)을 가진다. 다시 말해, 각각의 코너 돔들(22)은 플랭크(24) 및 플랭크(26)를 가진다. 각각의 코너 돔(22)의 플랭크들(24, 26)의 가상적인 접선의 평면들(imaginary tangential planes)은 여기서 120 도의 각도를 형성한다. 이는, 접선의 평면들이 28 및 30으로 표시되는 도 5로부터 특히 명백하다.
플랭크들(24, 26)을 통해, 헤드(16)는 나사 요소(10)의 스크류잉 다운 또는 조임을 위한 공구의 육각형 소켓과 포지티브 협동하게 될 수 있다. 이러한 공구은, 예를 들어, 도 6 및 도 7로부터 식별가능한 소켓(32)에 의해 구성되며, 이 소켓은 공구 맞물림 부분으로서 내부 다각형(34)을 가진다. 내부 다각형(34)은, 예를 들어, 육각형 소켓으로서 구성될 수 있다. 나사 요소(10)의, 외부 다각형으로서 구성되는 공구 맞물림 부분(20)은, 여기서, 상응하는 내부 다각형(34) 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 내부 다각형(34)은 플랭크들(24, 26)과 포지티브하게 협동할 수 있어서, 토크들은 공구 맞물림 부분(20)을 통해 소켓(32)으로부터 나사 요소(10)로 전달될 수 있다.
소켓(32)은 소켓 개구(36)를 추가적으로 가지며, 이 소켓 개구에 의해, 소켓(32)은 박스 스패너(box spanner) 상에 배치될 수 있고, 그리고, 이에 의해, 박스 스패너에 포지티브하게 연결될 수 있다. 박스 스패너, 소켓(32) 및 공구 맞물림 부분(20)의 사용에 의해, 그러므로, 사용자는, 예를 들어, 높은 토크들에 의해, 나사 요소(10)를 스크류잉 다운할 수 있거나 또는 이 나사 요소를 조일 수 있다.
특히, 공구 맞물림 부분(20)이 표준 육각형 소켓들, 내부 이중 육각형들과 그리고 표면 구동 공구와 포지티브 협동하게 되어, 이러한 표준 육각형 소켓들 또는 표면 구동 공구들에 의해 나사 요소(10)를 조이는(tighten) 것은 가능하다.
도 2로부터, 나사 요소(10)의 많은 수의 치수들(R1, R2, dc, C, k 및 k´)이 보일 수 있다. 도 3으로부터, 나사 요소(10)의 추가적인 치수들(df, pf, R3, ds, dw)이 보일 수 있다. 각각의 오목부들(38)이 코너 돔들(22) 사이에서 원주 방향으로 배열되는 것이 특히 도 1 및 도 4로부터 확실히 보일 수 있다. 헤드(16)가, 결국, 직경(dfa)을 가지는 지지 링(40)을 가지는 것을 추가적으로 볼 수 있다. 직경(dfa)은 코너 돔들(22)을 위한 로드-베어링 지지 링(load-bearing support rin)의 외경에 의해 구성된다. 도 4로부터, 지지 링(40)의 외경, 다시 말해, 직경(dfa)이 특히 크고, 그리고 끊어지지(interrupted) 않는 것이 보여질 수 있다.
반경 방향의 코너 돔들(22) 사이에서, 헤드(16)의, 소위, 컵 배열체(42)의 형태의 중심 오목부가 제공된다. 나사 요소(10)의 중량은, 이에 의해, 특히 낮게 유지될 수 있다. 게다가, 각각의 코너 돔(22)의 플랭크들(24, 26)은 천이 영역(transition region)(44)에 의해 원주 방향으로 서로 연결된다. 이는 각각의 코너 돔들(22)이 라운딩된(rounded) 코너들 또는 선단부들(tips)을 가지는 것을 의미한다. 도 4에서, 공구 맞물림 부분(20)의, 폭 횡단 플랫들(width across flats, WAF)뿐만 아니라 소위 폭 횡단 코너들(width across corners, WAC)이 또한 나타낸다. 폭 횡단 코너들(WAC)은, 본원에서, 2개의 코너 돔들(22)로부터 라운딩된 선단부들의 거리를 표시하며, 이 코너 돔들은 생크(12)의 반경 방향으로 서로 대향하여 위치된다.
도 5로부터, 코너 돔들(22)의 플랭크들(24, 26)에는 반경(R)이 적어도 부분적으로 각각 제공되는 것을 볼 수 있다. 다시 말해, 플랭크들(24, 26)은 평탄하게 구성되지 않으며, 예를 들어, 오히려, 플랭크들(24, 26)은, 반경(R)을 가지는, 도 5로부터 식별가능한 원형 아크 세그먼트(46)를 따라 연장한다. 그러므로, 공구 맞물림 부분(20)은 또한 특히 유리하게 표면 구동 기구 또는 표면 구동 공구와 협동할 수 있다. 각각의 플랭크(24 또는 26) 상의 각각의 반경(R)은, 표면 구동 공구로부터 발산하는 힘들의 수직 흡수를 여기서 보장한다.
바람직하게는, 헤드(16)의 높이(즉, 치수(k)에 의해 표시되는 소위 헤드 높이)가 전형적인 나사 요소에 대해 적어도 실질적으로 17 퍼센트(percent)만큼 감소되는 것을 제공한다. 치수(C)는 칼라(18)의 높이를 표시한다.
나사 요소(10)에서, 게다가, 코너 돔들(22)은 각각의 아치형 그리고, 본 경우에서, 오목하게 구성되는 풋(foot) 영역들(48)을 통해 각각의 오목부들(38) 내로 통합하는 것(도 5에서 볼 수 있는 바와 같음)이 제공된다.
치수(pf)는, 생크(12)의 길이 방향 범위의 방향으로 이어지는, 컵 배열체(42)의 깊이를 표시하며, 여기서 치수(df)는, 생크(12)의 반경 방향으로 이어지는, 컵 배열체(42)의 직경을 표시한다. 컵 배열체(42)의 디자인은, 바람직하게는, 스크류잉 다운 및 언스크류잉(unscrewing) 동안, 헤드(16) 상의 최대 발생 로드들(maximally occurring loads)을 고려하여(with due regard to) 만들어진다. 공구 맞물림 부분(20)의 코너들에서의 치수(k')의 메인터넌스(maintenance)는, 표면 구동 공구들의 사용을 위한 필요 플랭크 높이뿐만 아니라, 전형적인 육각형 또는 이중 육각형 박스 스패너들을 사용할 때 고정 조립(secure assembly)을 보장하며, 이 메인터넌스는 전형적인 나사 요소에 대해 제공된다.
헤드(16)는 원주 방향으로 코너 돔들(22) 사이에 오목부들(38)을 가진다. 오목부들(38)의 깊이는 힘 전달을 담당하는 로드-베어링 지지 링(40)으로까지 연장한다. 치수(df)는 지지 링(40)의 내경을 또한 표시한다. 지지 링(40)의 두께, 즉, 벽 두께는 발생한 로드들에 대해 설계된다. 치수(k')는, 따라서, 코너 돔들(22)의 별개의(distinct) 천이 영역(44)의 높이를 표시한다.

Claims (7)

  1. 스레드(thread)(14)를 가지는 생크(shank)(12)를 포함하고 그리고 생크(12)에 연결되는 헤드(head)(16)를 포함하는, 나사 요소(screw element)(10)로서,
    상기 헤드는 상기 헤드(16)의 원주 방향으로 균일하게 분포되어 배열되는 6개의 코너 돔들(corner domes)(22)을 가지는 공구 맞물림 부분(tool engagement portion)(20)을 가지고, 그리고 각각의 플랭크들(flanks)(24, 26)을 가지며, 상기 플랭크들에 의해 상기 헤드(16)는 상기 나사 요소(10)의 조임(tightening)을 위한 공구(32)의 육각형 소켓(hexagon socket)(34)과 함께 포지티브 협동하게 될(brought into positive cooperation) 수 있으며, 각각의 오목부들(recesses)(38)은 코너 돔들(22) 사이에서 원주 방향으로 배열되며, 상기 코너 돔들은 각각의 오목한 풋 영역들(concave foot regions)(48)을 통해 각각의 오목부들(recesses)(38) 내로 통합되는(merge), 나사 요소에 있어서,
    상기 코너 돔들(22)의 플랭크들(24, 26)에는 적어도 부분적으로 반경(R)이 각각 제공되는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랭크들(24, 26)은, 각각의 반경들(R) 때문에, 오목하게 구성되는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 헤드(16)의 오목부(38)는 생크(12)의 반경 방향으로 코너 돔들(22) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 코너 돔(22)의 상기 플랭크들(24, 26)의 가상적인 접선의 평면들(28, 30)은 120도의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 코너 돔(22)의 상기 플랭크들(24, 26)은 상기 각각의 코너 돔(22)의 천이 영역(44)을 통해 주변 방향으로 서로에게 통합되는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 헤드(16)는 컵 배열체(42)의 형태의 중심 오목부를 가지며, 그리고 칼라(collar)(18)는 상기 헤드(16)와 상기 생크(12) 사이에 구성되는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 헤드(16)는 코너 돔들(22)을 위한 지지 링(support ring)(40)을 가지며, 상기 링(40)은 외경(external diameter)(dfa)을 가지는 것을 특징으로 하는,
    나사 요소.
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