KR102285186B1 - 풀림방지 볼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀림방지 볼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기형 돌기를 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 외력이나 진동 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서, 상기 나사부(100)의 외주면에 길이방향을 따라 트위스트 형태를 이루도록 다수의 돌기(200)가 형성되며, 상기 돌기(200)는 다이스 자체에 형성된 홈에 의해 소재가 밀리면서 형성된 덧살에 의해 나사골(120)의 원주 방향을 따라 1개 이상으로 형성되되, 종단면이 "∧" 형태로 이루어지고, 횡단면이 상기 나사골(120)에 대응되는 형태로 형성되되 외변(210)이 직선 또는 오목한 아치형 곡선 형태로 이루어지며, 볼트와 너트의 체결 시 너트의 나사부가 돌기(200)를 파고 들어감과 동시에 돌기(200)가 뭉개지면서 볼트와 너트의 나사부 사이의 틈새를 채우면서 볼트가 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

풀림방지 볼트{Bolt for preventing loose}

본 발명은 풀림방지 볼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기형 돌기를 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 외력이나 진동 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트에 관한 것이다.

일반적으로 볼트와 너트는 면접하는 즉, 면이 서로 접촉되는 두 개의 물체를 결합 및 체결하는 수단으로서 널리 사용되고 있으며, 물체를 견고하게 체결하여 쉽게 해체되지 않도록 하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.

하지만, 볼트 및 너트는 나사산 등을 이용하여 접촉면에 마찰력을 제공하여 풀어지는 현상을 방지하도록 설계되지만, 진동, 충격 및 온도 등으로 인하여 나사산이 파손되거나 무뎌져 접촉압력이 감소가 되는 현상이 발생한다. 이에 결합력이 약화되어 나사가 풀리게 되는 결과로 이어지며, 이러한 볼트 및 너트가 설치된 구조물은 해체가 될 수 있는 위험성이 있기 때문에 크나큰 사고의 원인이 된다.

이러한 사고를 예방하기 위해 기계적인 방법을 이용하거나, 결합된 부품 사이의 결합력을 유지하기 위해 탄성이 큰 부품을 끼우거나 또는 탄성이 큰 볼트를 이용하는 방법인 스프링 와셔나 고무와셔 등을 사용하였다.

그러나, 스프링 와셔를 끼운 상태에서 너트를 조이면 스프링 와셔에 의하여 부분적인 파손이 발생되는 문제점이 있었고, 조립공정에 많은 시간이 소요되는 또 다른 문제점이 있었다.

이에 별도의 고정수단과 같은 방법으로 기존 볼트를 개량한 방법을 많이 사용하고 있지만, 볼트를 제작하는 비용과 더불어 추가적인 비용이 발생되기에 고가로 거래되어 작업장에서 사용하기가 힘들다. 또한, 상기와 같이 추가적인 수단을 추가하여 제작하기 위해서는 별도의 장비가 요구되기 때문에 제작시간이 많이 소요된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 3에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 나사산이 형성된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 후단에 일체로 연장 형성된 제2 부재를 포함하는 본체; 상기 제2 부재에 수용되는 코일스프링;을 포함하되, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재보다 외경이 작고, 제1 부재와 달리 별도의 나사산이 없으며, 외측 후부에 제1 삽입홈이 형성되어 있고, 상기 코일스프링은 일단에 절곡부가 형성되어 있고, 코일스프링의 절곡부가 제1 삽입홈에 밀착 결합되어 안착되며, 상기 코일스프링의 절곡부가 제1 삽입홈 내에서 원주 방향으로 유동 가능하게 결합되어 있는 풀림장지 볼트에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 기존 사용되는 볼트와 비교할 때 많은 비용과 제작시간이 소요되기 때문에 현장에 적용하기가 어려운 단점이 있다. 또한, 기존의 볼트가 외부 충격으로 인하여 나사산이 파괴되거나 뒤틀리는 현상이 발생할 경우 결합력이 현저하게 낮아지는 단점도 있다. 아울러, 먼저 코일스프링을 이용하기 때문에 스프링의 강성에 따라서 볼트의 결합력이 변화될 수 있으며, 기존 볼트형식 위에 코일스프링을 결합한 상태이기 때문에 나사산이 파손되어 볼트의 미끄럼 현상이 발생되는 부분이 오히려 늘어남에 따라 교량 및 놀이기구 등과 같이 안전성이 요구되는 구조물에 사용되기에는 어려움이 많다.

특허문헌 2에는 나사머리와 나사봉으로 구성되는 볼트에 있어서, 상기 볼트의 나사봉에는 길이방향을 따라서 적어도 하나 이상의 요입홈을 두고 있으며, 상기 요입홈에는 수지재로 된 띠형상의 보충물이 끼워진 것을 특징으로 하는 풀림방지용 볼트에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 별도의 보충물을 삽입하여 보충물이 변형되면서 마찰증대가 이루어져 볼트의 풀림을 방지하는 기술로서, 풀림방지 성능이 낮고, 대부분 재사용성이 낮다는 문제점이 있다.

특허문헌 3에는 머리부와 외측으로 나선형의 나사산이 일체로 형성된 몸통부로 이루어진 나사를 구성함에 있어서, 상기 몸통부 바깥쪽 둘레에 머리부와 몸통부가 이루는 축에 경사진 역회전방지홈을 방사상으로 다수개 형성한 것을 특징으로 하는 풀림방지용 특수나사에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 나사산이 45도의 내각으로 형성되기 때문에 일반 나사에 비해 체결력이 매우 낮고 약하여 체결력을 관리하는 곳에 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1928696호(2018.12.06. 등록) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0290521호(2002.09.14. 등록) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0097692호(2006.09.14. 공개)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기형 돌기를 형성함으로써 볼트와 너트의 체결 시 너트의 나사부가 돌기를 파고 들어감과 동시에 돌기가 뭉개지면서 볼트와 너트의 나사부 사이의 틈새를 채우면서 볼트가 고정되므로 외력이나 진동 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서, 상기 나사부(100)의 외주면에 길이방향을 따라 트위스트 형태를 이루도록 다수의 돌기(200)가 형성되며, 상기 돌기(200)는 다이스 자체에 형성된 홈에 의해 소재가 밀리면서 형성된 덧살에 의해 나사골(120)의 원주 방향을 따라 1개 이상으로 형성되되, 종단면이 "∧" 형태로 이루어지고, 횡단면이 상기 나사골(120)에 대응되는 형태로 형성되되 외변(210)이 직선 또는 오목한 아치형 곡선 형태로 이루어지며, 볼트와 너트의 체결 시 너트의 나사부가 돌기(200)를 파고 들어감과 동시에 돌기(200)가 뭉개지면서 볼트와 너트의 나사부 사이의 틈새를 채우면서 볼트가 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나사부(100)의 일측에는 돌기(200)가 형성되지 않은 일반 나사산(110)이 1개 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기(200)의 외변(210)은 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 접촉변(210a)이 이웃하는 접촉변(210b)보다 상대적으로 돌출 또는 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기형 돌기를 형성함으로써 강력한 쐐기작용이 구현되면서 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 볼트의 풀림을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 횡단면도.
도 4는 도 3의 A부를 확대하여 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 풀림방지 볼트와 너트의 결합상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 풀림방지 볼트의 다른 실시예를 도시한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 일반적으로 사용되는 볼트와 마찬가지로 외주면에 나사산(110)과 나사골(120)이 형성되는 나사부(100)와, 상기 나사부(100)의 선단에 형성되되 상기 나사부(100)보다 지름이 큰 헤드부(300)로 구성된다.

보통 볼트에 형성된 나사산과 너트에 형성된 나사산의 치합이 축방향으로 밀착되어 나사면의 마찰력과 볼트와 너트 자리면의 마찰력으로 풀림방지력이 작용하여 고정된다.

그러나, 외력이나 진동으로 풀림방지력을 능가하는 외력이 작용하여 나사산의 치합에 이완이 발생하면 작은 외력에도 지속적으로 이완되어 풀림방지력이 상실된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 나사면의 마찰계수를 높이거나, 마찰면적을 높이거나, 삽입재, 와셔, 이중너트 체결 등을 통해 풀림방지력을 부여하였다. 그러나, 이러한 방식들은 많은 비용과 제작시간이 소요되기 때문에 현장에 적용하기가 어려운 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 나사부(100)의 외주면에 길이방향을 따라 트위스트 형태를 이루도록 다수의 돌기(200)가 형성된다.

즉, 본 발명의 풀림방지 볼트에는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 나사부(100)의 외주면에 길이방향을 따라 트위스트 형태를 이루는 다수의 쐐기형 돌기(200)를 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 외력이나 진동 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있다.

한편, 상기 나사부(100)의 일측에는 돌기(200)가 형성되지 않은 일반 나사산(110)이 1개 이상으로 형성될 수 있다.

이는, 볼트에 너트를 체결할 경우, 체결의 안정성 확보를 위해 볼트의 나사산(110)을 1개 이상 지난 지점에서 너트의 체결이 완료되도록 하고 있으며, 볼트의 나사부(100)에 체결된 너트를 풀고자 할 때, 너트가 돌기(200)가 형성되지 않은 일반 나사산(110)에서 원활하게 풀림이 이루어지도록 하여 볼트 및 너트의 재사용이 가능하도록 하기 위함이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(200)는 나사골(120)의 원주 방향을 따라 1개 이상으로 형성되며, 종단면이 "∧" 형태로 이루어진다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(200)는 횡단면이 상기 나사골(120)에 대응되는 형태로 형성되되 외변(210)이 직선 또는 오목한 아치형 곡선 형태로 이루어진다.

일반적으로 단조방식으로 몸체부가 형성된 볼트 소재는 롤링기의 롤링 다이스에 의해 몸체부의 일단에 나사부가 성형되어 볼트로 완성된다.

부연하면, 롤링기의 다이스 중 하나의 다이스는 고정시켜 놓고, 다른 하나의 다이스는 왕복운동을 하는 이동형으로 설치되며, 소재 공급라인을 통해 볼트 소재들이 연속으로 고정다이스와 이동다이스 사이의 성형면으로 공급되면 이동다이스가 왕복 운동을 반복하면서 진입되는 볼트 소재의 몸체 일단을 비비면서 나사부를 가공하는 롤링공정을 행하여 볼트가 만들어진다.

이때, 풀림방지 볼트를 제조하는 종래의 다이스는 나사산이 깎이는 형태의 찍힘 방식으로 볼트를 롤링시켜서 볼트의 몸체부에 찍힘부를 형성하였으나, 찍힘부가 볼트의 몸체부 일부에만 형성되어 있으므로 찍힘부가 형성된 부위에서만 풀림의 힘을 억제하여 줄 뿐 나머지 부위에서는 볼트와 너트의 나선부 틈새가 그대로 있기 때문에 외부에서 심한 충격 등에 의해 풀림이 발생되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 다이스 자체에 "V" 자 홈을 형성하고, 이러한 다이스에 의해 볼트의 나사부를 가공함으로써 다이스의 홈에 의해 소재가 밀리면서 형성된 덧살에 의해 종단면이 "∧" 형태로 이루어지고, 횡단면이 나사골(120)에 대응되는 형태로 형성되되 외변(210)이 직선 또는 오목한 아치형 곡선 형태로 이루어진 돌기(200)가 나사골(120)에 형성된다.

도 5에서와 같이, 상기와 같은 구조를 갖는 풀림방지 볼트는 볼트와 너트의 체결 시 너트의 나사부가 돌기(200)를 파고 들어감과 동시에 돌기(200)가 뭉개지면서 볼트와 너트의 나사부 사이의 틈새를 채우면서 볼트가 고정되므로 외력이나 진동 등에도 볼트의 풀림을 방지할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(200)의 외변(210)은 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 접촉변(210a)이 이웃하는 접촉변(210b)보다 상대적으로 돌출 또는 함몰되게 형성될 수 있다.

상기 접촉변(210a)은 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 부분으로서, 풀림방지의 주기능을 담당하게 된다.

이처럼, 상기 돌기(200)의 외변(210)을 돌출 또는 함몰되게 형성하여 풀림토크 양을 조절함으로써 풀림방지 볼트에 너트를 체결하는 경우 작은 체결력으로 비교적 용이하게 체결이 이루어지고, 풀림의 경우에는 강력한 쐐기 작용이 구현되면서 너트의 풀림을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

100 : 나사부 110 : 나사산
120 : 나사골 200 : 돌기
210 : 외변 300 : 헤드부

Claims (5)

1. 다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서,
   상기 나사부(100)의 외주면에 길이방향을 따라 트위스트 형태를 이루도록 다수의 돌기(200)가 형성되며,
   상기 돌기(200)는 다이스 자체에 형성된 홈에 의해 소재가 밀리면서 형성된 덧살에 의해 나사골(120)의 원주 방향을 따라 1개 이상으로 형성되되, 종단면이 "∧" 형태로 이루어지고, 횡단면이 상기 나사골(120)에 대응되는 형태로 형성되되 외변(210)이 직선 또는 오목한 아치형 곡선 형태로 이루어지며,
   볼트와 너트의 체결 시 너트의 나사부가 돌기(200)를 파고 들어감과 동시에 돌기(200)가 뭉개지면서 볼트와 너트의 나사부 사이의 틈새를 채우면서 볼트가 고정되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 나사부(100)의 일측에는 돌기(200)가 형성되지 않은 일반 나사산(110a)이 1개 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
   
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌기(200)의 외변(210)은 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 접촉변(210a)이 이웃하는 접촉변(210b)보다 상대적으로 돌출 또는 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.

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