KR102350795B1 - 드릴 스크루 스터드 볼트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드릴 스크루 스터드 볼트에 관한 것으로서, 회전하는 접합 툴(tool)에 마운팅되되 서로 다른 사이즈를 갖는 툴 마운팅 헤드부; 상기 툴 마운팅 헤드부의 일측에 연결되며, 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제1 부품을 천공하면서 기계식 나사 체결이 이루어지게 하는 천공겸용 나사 체결부; 및 상기 툴 마운팅 헤드부의 타측에 연결되되 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제2 부품에 나사식으로 체결하는 스터드 나사부를 구비하는 스터드 체결부를 포함한다.

Description

드릴 스크루 스터드 볼트{DRILL SCREW STUD BOLT}
본 발명은, 드릴 스크루 스터드 볼트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있는 드릴 스크루 스터드 볼트에 관한 것이다.
통상의 스터드 볼트(Stud Bolt)는 볼트 양쪽 끝에 나사산을 만들어 한쪽의 부품에 고정한 다음, 연결하고자 하는 부품을 관통시켜 결합하고 너트를 조여서 결합한다.
가장 흔한 형태의 스터드 볼트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(11)의 양단부에 나사산(12)이 형성된 원기둥 타입으로 이루어진다.
이러한 스터드 볼트(10)는 몸체(11)의 양단부에 형성된 나사산(12)에 부품을 조립하는 형태로 자동차 등의 조립 구조에 널리 적용될 수 있다.
도 1과 같은 형태의 스터드 볼트(10)는 몸체(11)의 양단부에 형성된 나사산(12)을 이용한 것인데 반해, 도 2와 같은 형태의 스터드 볼트(20)도 자동차 산업에서는 널리 활용되는 타입이다.
도 2의 스터드 볼트(20)는 몸체(21)에 대하여 한쪽은 나사부(22)를 이루고, 다른 한쪽은 용접부(23)를 이루는 형태를 취한다.
이러한 도 2의 스터드 볼트(20)는 자동차 부품 조립 시 용접부(23)를 한쪽 부품에 용접, 특히 아크 용접한 상태에서 나사부(22)에 다른 부품을 나사 조립하는 형태로 활용된다.
한편, 용접이 자유로운 철금속으로 된 차량에는 도 1 및 도 2, 특히, 도 2와 같은 형태의 스터드 볼트(20)를 적용하는 데 별다른 문제가 없다.
하지만, 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 비철금속, 예컨대 알루미늄으로 변화되고 있음을 고려해보면, 기존의 아크 용접이 불가하다. 따라서, 아크 용접이 아닌 다른 방식의 접합이 필요하다.
이에, 일부에서는 리벳 방식의 스터드 볼트를 사용하기도 하지만, 이는 구조상 접합 시간 및 비용 상승의 문제를 유발한다는 점을 두루 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 드릴 스크루 스터드 볼트에 대한 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 출원번호 제20-1996-0046738호 대한민국특허청 출원번호 제20-2003-0035017호
본 발명의 목적은, 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있는 드릴 스크루 스터드 볼트를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 회전하는 접합 툴(tool)에 마운팅되되 서로 다른 사이즈를 갖는 툴 마운팅 헤드부; 상기 툴 마운팅 헤드부의 일측에 연결되며, 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제1 부품을 천공하면서 기계식 나사 체결이 이루어지게 하는 천공겸용 나사 체결부; 및 상기 툴 마운팅 헤드부의 타측에 연결되되 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제2 부품에 나사식으로 체결하는 스터드 나사부를 구비하는 스터드 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 스크루 스터드 볼트에 의해 달성된다.
상기 툴 마운팅 헤드부는 서로 다른 사이즈를 위해 단차 구조를 갖는 제1 및 제2 툴 마운팅 헤드부를 포함하되 상기 제1 툴 마운팅 헤드부보다 상기 제2 툴 마운팅 헤드부의 사이즈가 크게 형성되며, 상기 툴 마운팅 헤드부보다 큰 면적을 가지고 상기 툴 마운팅 헤드부와 상기 천공겸용 나사 체결부 사이에 배치되며, 상기 툴 마운팅 헤드부를 지지하는 서포트 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 천공겸용 나사 체결부는, 드릴 샤프트 바디; 상기 드릴 샤프트 바디의 선단부를 이루되 상기 제1 부품에 천공되는 천공 첨예부; 및 상기 드릴 샤프트 바디에 형성되는 샤프트 나사부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 일반적인 스터드 볼트의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 3의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 사시도, 도 4는 도 3의 정면도, 그리고, 도 5는 도 3의 평면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(110)는 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있도록 한다. 차량을 예로 들면, 차량에는 무수히 많은 스터드 볼트가 사용된다는 점에서 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(110)를 적용할 경우, 작업 시간과 노력을 현저하게 줄일 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(110)는 툴 마운팅 헤드부(120), 서포트 플레이트(130), 천공겸용 나사 체결부(140) 및 스터드 체결부(150)를 포함할 수 있다.
편의를 위해 드릴 스크루 스터드 볼트(110)를 이루는 툴 마운팅 헤드부(120), 서포트 플레이트(130), 천공겸용 나사 체결부(140) 및 스터드 체결부(150)를 구분해서 설명하지만, 이들은 일체형 구조물일 수 있다.
툴 마운팅 헤드부(120)는 회전하는 접합 툴(tool, 미도시)에 마운팅되는 부분이다. 다시 말해, 접합 툴에 형성되는 마운팅 보스(미도시)를 드릴 스크루 스터드 볼트(110)의 툴 마운팅 헤드부(120)에 끼워 마운팅시킨 후, 회전시키는 방식으로 드릴 스크루 스터드 볼트(110)의 천공겸용 나사 체결부(140)를 제1 부품에 기계식으로 체결할 수 있다.
본 실시예에서 툴 마운팅 헤드부(120)는 제1 및 제2 툴 마운팅 헤드부(121,122)를 포함한다.
제1 툴 마운팅 헤드부(121)보다 제2 툴 마운팅 헤드부(122)의 사이즈가 크게 형성되고 이들은 이중의 단차 구조를 이루는데, 이럴 경우, 접합 툴의 규격에 대응하여 사용할 수 있는 이점이 있다.
예컨대, 접합 툴의 마운팅 보스가 작으면 제1 툴 마운팅 헤드부(121)에 마운팅시켜 사용하면 되고 그보다 크면 제2 툴 마운팅 헤드부(122)에 마운팅시켜 사용하면 된다. 따라서, 사용상의 편의성이 매우 높아질 수 있다.
제1 및 제2 툴 마운팅 헤드부(121,122)를 이루는 툴 마운팅 헤드부(120)는 모두가 비원형 구조를 이룬다. 따라서, 조립 시 헛돌지 않는다.
서포트 플레이트(130)는 툴 마운팅 헤드부(120)보다 큰 면적을 가지고 툴 마운팅 헤드부(120)와 천공겸용 나사 체결부(140) 사이에 배치되는 부분으로서, 툴 마운팅 헤드부(120)를 지지한다.
작업자는 접합 툴을 통해 서포트 플레이트(130)를 가압하면서 드릴 스크루 스터드 볼트(110)의 천공겸용 나사 체결부(140)를 제1 부품에 기계식으로 체결할 수 있다.
천공겸용 나사 체결부(140)는 툴 마운팅 헤드부(120)의 일측에 연결되며, 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제1 부품을 천공하면서 기계식 나사 체결이 이루어지게 하는 부분이다.
이러한 천공겸용 나사 체결부(140)는 드릴 샤프트 바디(141)와, 드릴 샤프트 바디(141)의 선단부를 이루되 제1 부품에 천공되는 천공 첨예부(142)와, 드릴 샤프트 바디(141)에 형성되는 샤프트 나사부(143)를 포함할 수 있다.
천공겸용 나사 체결부(140)가 상기의 구성을 가짐으로써, 천공겸용 나사 체결부(140)를 회전시키면서 가압하면 천공 첨예부(142)가 제1 부품을 천공하면서 식립되고, 이와 동시에 샤프트 나사부(143)가 제1 부품에 나사 결합할 수 있도록 한다.
따라서, 용접과 거의 유사한 강도를 가질 수 있으면서도 용접보다 작업이 편리하고, 또한, 비철금속이라도 작업할 수 있는 강점을 제공할 수 있다.
스터드 체결부(150)는 툴 마운팅 헤드부(120)의 타측에 연결되는 부분으로서, 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제2 부품에 나사식으로 체결하는 스터드 나사부(151)를 포함한다.
이하, 드릴 스크루 스터드 볼트(110)의 사용법을 설명한다.
우선, 도시 않은 접합 툴에 형성되는 마운팅 보스를 드릴 스크루 스터드 볼트(110)의 툴 마운팅 헤드부(120)에 끼워 마운팅시킨다. 즉 제1 및 제2 툴 마운팅 헤드부(121,122) 중 해당하는 것에 끼워 마운팅시킨다.
다음, 천공겸용 나사 체결부(140)의 천공 첨예부(142)가 제1 부품에 접촉하도록 한 상태에서 접합 툴을 회전시키면서 드릴 스크루 스터드 볼트(110) 쪽으로 가압한다. 그러면, 천공 첨예부(142)가 제1 부품을 천공하면서 식립되고 이와 동시에 샤프트 나사부(143)가 제1 부품에 나사 결합할 수 있다.
그런 다음, 제2 부품을 스터드 체결부(150)의 스터드 나사부(151)에 나사식으로 체결하면 된다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 정면도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(210) 역시, 툴 마운팅 헤드부(220), 서포트 플레이트(130), 천공겸용 나사 체결부(240) 및 스터드 체결부(150)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 툴 마운팅 헤드부(220)는 이중의 2층 구조가 아닌 1층 구조를 이룬다. 하지만, 제1 실시예처럼 툴 마운팅 헤드부(220)가 단차진 이중의 2층 구조를 이룰 수도 있을 것인데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다. 툴 마운팅 헤드부(220) 역시, 비원형 형상을 갖는다.
그리고, 서포트 플레이트(130) 및 스터드 체결부(150)의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.
한편, 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(210)에는 전술한 실시예와 다른 천공겸용 나사 체결부(240)가 적용된다.
즉 본 실시예에 따른 천공겸용 나사 체결부(240)는 드릴 샤프트 바디(241)와, 드릴 샤프트 바디(241)의 선단부를 이루되 제1 부품에 천공되는 천공 첨예부(242)와, 드릴 샤프트 바디(241)의 일측에 형성되는 제1 샤프트 나사부(244)와, 제1 샤프트 나사부(244)와 이격되게 배치되는 제2 샤프트 나사부(245)와, 제1 및 제2 샤프트 나사부(244,345) 사이에 형성되는 비나사부(243)를 포함한다.
이러한 구조의 천공겸용 나사 체결부(240)가 적용될 경우, 제1 부품이 상호 이격된 2개의 레이어(layer)로 이루어져 있는 등 일반적이지 않은 부품에 적용할 때 이용될 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트의 사시도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(310) 역시, 툴 마운팅 헤드부(220), 서포트 플레이트(130), 천공겸용 나사 체결부(140) 및 스터드 체결부(150)를 포함할 수 있다.
툴 마운팅 헤드부(220), 서포트 플레이트(130), 천공겸용 나사 체결부(140) 및 스터드 체결부(150)의 구조와 기능, 역할은 전술한 제2 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.
한편, 본 실시예에 따른 드릴 스크루 스터드 볼트(310)에는 전술한 실시예들과 달리 추가 확장 지지판(360)이 서포트 플레이트(130)에 접하여 형성된다. 추가 확장 지지판(360)에는 복수의 통공(361)이 형성된다.
추가 확장 지지판(360)은 서포트 플레이트(130)보다는 얇고 넓은 면적을 갖는데, 천공겸용 나사 체결부(140)가 제1 부품에 체결될 때, 제1 부품의 표면에 지지된다. 이때, 천공겸용 나사 체결부(140)의 통공(361)들로 나사 등을 삽입해서 제1 부품에 추가로 체결함으로써 천공겸용 나사 체결부(140)의 기계적 결속력이 높아질 수 있게끔 유도할 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 종전의 용접 방식에서 벗어나 기계식 접합 구조를 구현함으로써 차량 경량화를 위해 차체 재료의 패러다임이 알루미늄 등의 비철금속으로 바뀌더라도 용이하게 적용할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
110 : 드릴 스크루 스터드 볼트 120 : 툴 마운팅 헤드부
130 : 서포트 플레이트 140 : 천공겸용 나사 체결부
141 : 드릴 샤프트 바디 142 : 천공 첨예부
143 : 샤프트 나사부 150 : 스터드 체결부
151 : 스터드 나사부

Claims (3)

  1. 회전하는 접합 툴(tool)에 마운팅되되 서로 다른 사이즈를 갖는 툴 마운팅 헤드부;
    상기 툴 마운팅 헤드부의 일측에 연결되며, 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제1 부품을 천공하면서 기계식 나사 체결이 이루어지게 하는 천공겸용 나사 체결부;
    상기 툴 마운팅 헤드부의 타측에 연결되되 알루미늄을 포함하는 비철금속의 제2 부품에 나사식으로 체결하는 스터드 나사부를 구비하는 스터드 체결부; 및
    상기 툴 마운팅 헤드부보다 큰 면적을 가지고 상기 툴 마운팅 헤드부와 상기 천공겸용 나사 체결부 사이에 배치되며, 상기 툴 마운팅 헤드부를 지지하는 서포트 플레이트를 포함하며,
    상기 천공겸용 나사 체결부는,
    드릴 샤프트 바디;
    상기 드릴 샤프트 바디의 선단부를 이루되 상기 제1 부품에 천공되는 천공 첨예부; 및
    상기 드릴 샤프트 바디에 형성되는 샤프트 나사부를 포함하며,
    상기 서포트 플레이트에 접하여 형성되는 추가 확장 지지판을 더 포함하되 상기 추가 확장 지지판에 복수의 통공이 형성되며,
    상기 추가 확장 지지판은 상기 서포트 플레이트보다는 얇고 넓은 면적을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 스크루 스터드 볼트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 툴 마운팅 헤드부는 서로 다른 사이즈를 위해 단차 구조를 갖는 제1 및 제2 툴 마운팅 헤드부를 포함하되 상기 제1 툴 마운팅 헤드부보다 상기 제2 툴 마운팅 헤드부의 사이즈가 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 스크루 스터드 볼트.
  3. 삭제
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