KR20000068651A - 나사홈 형성 나삿니를 갖춘 조임 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 압연에 의해 제조되고, 나사홈을 형성하는 나삿니를 구비하며, 예를 들어 열가소성 재료 내로 나사 결합되도록 설계된 조임 나사에 관한 것이다. 상기 나사는 사실상 단부에서 단부까지 연장되는 원통형 나삿니와 나삿니 선단부를 구비한다. 나삿니 선단부의 정점은 전체 길이에 걸쳐 동일한 높이를 가지며, 인접하는 두 나삿니 선단부 사이의 자유 공간은 나삿니에 걸쳐 동일하게 유지된다. 나사는 다음과 같은 특징을 갖는다. 1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.2 내지 1.4인 지수 Q1=Do/Dk를 형성하고, 2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.75와 2.9의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성하고, 3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。이거나, 1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.25 내지 1.65인 지수 Q1=Do/Dk를 형성하고, 2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.35와 2.7의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성하고, 3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。이다.

Description

나사홈 형성 나삿니를 갖춘 조임 나사{SELF TAPPING SCREW}

이러한 유형의 나사는 독일 특허 39 26 000 호를 통해 공지되어 있다. 설정 및 조정 장치로서 특히 적합한 것으로, 다시 말해서 소위 이동 나삿니로서 특히 적합한 것으로 상기 독일 특허에 설명되어 있는 이러한 나사는 연속적으로 그리고 정확히 계량가능한 나사 결합 토크를 달성할 수 있는 고품질의 나삿니를 구비하여야 한다. 냉간 압연에 의해 나사를 제조하는 동안의 형성 경비는 동시에 종래 유형의 스크류의 경우와 비교하여 낮아야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 나사는 약 40。의 정점각을 가지며, 이에 의해 냉간 압연중에 나사 재료의 유동이 용이해진다.

본 발명은 냉간 압연에 의해 형성되는 나사로서, 스스로 나사홈을 형성하는 한줄 나삿니를 갖춘 나사에 관한 것으로, 특히 열가소성 재료 내로 나사 결합되며, 연속하는 원통형 나삿니 저부와, 정점의 높이가 동일한 나삿니 선단부를 구비하며, 인접한 나삿니 선단부 사이의 간격이 나삿니를 따라 동일한 나사에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 관에 나사 결합되어 판을 조이는 조임 나사의 도시도

도 2는 도 1에 따른 나사의 한줄 나삿니를 상세히 도시한 확대도

도 3은 두줄 나삿니의 상세 도시도

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 관에 나사 결합되어 판을 조이는 조임 나사의 도시도

도 5는 도 1에 따른 나사의 한줄 나삿니를 상세히 도시한 확대도

도 6은 두줄 나삿니의 상세 도시도

본 발명은, 이동 나삿니의 작용과는 현저히 다르게, 특히 열가소성 재료 내에 나사 결합되어 상기 열가소성 재료를 조이는데 특히 적절한 나사를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 이러한 유형의 나사가 플라스틱 내에 나사 결합될 때, 플라스틱 내로 침투하는 나삿니 선단부에 의해 변위하며, 이러한 목적을 달성할 수 있도록, 나삿니의 단면은 충분한 자유 공간을 이용할 수 있도록 하여야 한다. 이 때에, 나삿니 선단부에 의해 변위되는 플라스틱은 이 자유 공간 내로 끼여 들어간다. 이 경우, 독일 특허 27 54 870의 컬럼 2 패러그래프 1에는 가능한 한 깊게 (높은 지지 깊이) 각각의 플라스틱 공작물 내로 파고 들어가는 사상이 개시되어 있고, 이러한 목적을 위해, 약 30。의 플랭크 각의 경우, 대응하는 큰 자유 공간을 이용할 수 있어야 한다. 이러한 취지로, 독일 특허 27 54 870에 따른 나사에 있어서, 나삿니 저부는 단축부를 가지고 있으며, 따라서 나삿니 선단부에 의해 변위되는 플라스틱에 대해 큰 자유 공간이 이용가능해진다. 이 경우, 나삿니 선단부에 의해 변위되는 플라스틱은 플라스틱 내로 파고 들어가는 나삿니 선단부 영역에서 나삿니 저부까지 변위된 플라스틱이 거리의 길이로 인한 비변위 플라스틱과의 직접적인 결합이 이루어지지 않는 거리를 커버하여야 하며, 따라서 상기 변위 플라스틱이 철수력에 기여하지 못하게 한다. "철수력"이라는 용어는 결합된 나사를 떼내는데 필요한 힘을 말한다. 그러나, 변위된 플라스틱을 수용하기 위한 큰 자유 공간으로 인해, 댕으하는 나삿니 저부의 직경은 작고, 그 결과 나사가 결합될 때, 특히 비교적 많은 나사줄로 결합될 때, 그에 작용하는 토오크에 의해 과하중이 걸리고, 찢어지게 될 수도 있다.

플라스틱을 변위시키는 사상은 유럽 특허 0,589,399에 따른 나사의 설계에 있어서도 또한 중요하다. 나삿니 플랭크의 높은 지지 깊이를 갖도록 설계된 이러한 나사는, 재료가 나삿니 플랭크, 특히 나사 위에 작용하는 파열력을 흡수하여야 하는 소위 하중 플랭크 따위의 플랭크 위에서 압축되도록 재료 변위를 달성할 수 있어야 한다. 이렇게 재료의 유동에 영향을 미치기 위하여, 나사는 원추형 나삿니 저부를 가지며, 작은 코어 직경이 상기 하중 플랭크에 인접한다. 그에 의해, 플라스틱의 유동은 하중 플랭크쪽으로 향하며, 여기서 플라스틱은 압축된다. 이러한 의도된 플라스틱의 유동은 재료가 충분히 가열되고 변형되어 유동하고 굳어지고, 나사는 그 내부에 나사 결합되는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 공지된 나사의 설계는 나사가 결합되는 동안 플라스틱을 매우 부드럽게 하고, 이동시키고, 압축하는 것에 기초한다. 그 결과, 플라스틱은 원래의 결합상태에서 완전히 해제되고, 그 구조가 변한다. 이에 따라, 나사의 하중 플랭크는 이렇게 변경된 재료 위에서 지지되어야 하지만, 이렇게 되는 경우에는 결합된 나사의 파열력이 감소되게 된다.

본 발명은 높은 파열력을 달성하기 위해 가능한 한 깊게 플라스틱 내로 파고 들어가는 나삿니 선단부의, 종래 기술에서 일반적으로 행하여진 사상에서 벗어난다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 첫번째 실시예에 따라 다음의 치수가 사용된다.

1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.2 내지 1.4인 지수 Q1=Do/Dk를 형성한다.

2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.75와 2.9의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성한다.

3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。이다.

이러한 치수를 가짐으로써, 나사는 비교적 낮은 나삿니 선단부를 구비하게 되며, 따라서 나사는 비교적 작은 침투 깊이에서 플라스틱 내에 나사 결합된다. 이러한 구성의 장점은 변위된 플라스틱의 구조가 심하게 손상되지 않는다는 것이다. 비교적 작은 침투 깊이에도 불구하고 높은 파열력을 달성하기 위해서는, 나삿니에 비교적 작은 피치가 제공되며, 플라스틱과 결합한 나삿줄이 많이 제공된다.

두번째 실시예에 따라, 다음의 치수가 사용될 수도 있다.

1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.25 내지 1.65인 지수 Q1=Do/Dk를 형성한다.

2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.35와 2.7의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성한다.

3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。이다.

이 후자의 치수는 별도로 다음의 효과를 갖는다. 코어 직경은, 특히 코어 직경에 대해서 세워지는 나삿니 선단부의 높이가 블랭크ㅌ에 가해지는 압력에 의해 압연중에 나삿니 선단부 사이의 영역에서 바람직하게 나사의 재료를 변위시키기에 여전히 충분하고, 따라서 한편으로 재료 내로 파고 들어갈 때 플라스틱을 손상시키지 않는 장점을 갖지만 압연중에 상당한 정확도로 형성될 수 있는 높이를 갖는 졍확히 형성된 나삿니 선단부를 생성하기에 충분히 크다는 점에서, 압연에 의한 제조중에 각각의 나사 블랭크의 형성 거동을 고려할 수 있는 치수를 갖는다.

상기에서 설명한 치수에 의해 가능해지는 이들 효과를 완전히 활용할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따른 나사는 약 30。의 나사 정점 각을 갖는다.

플라스틱 내로 결합되는 이러한 유형의 나사의 정점 각은 예를 들어 독일 특허 27 54 870에 의해 공지되어 있다. 이러한 나사를 사용하는 목적은 나삿줄 사이에에서 나사가 결합되는 플라스틱에 비교적 큰 자유 공간을 허용하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 나사에 따르는 경향은 나삿니 선단부에 의해 가능한 한 많은 플라스틱이 변위된다는 것이며, 다시 말해서 높은 파열력을 달성하기 위해 큰 침투 깊이를 가지고 작업을 한다는 것이다. 따라서, 상기한 특허의 기술요지는 독일 특허 39 26 000에 의해 한정된 종래 기술에 적합하지 않다. 그 이유는 이 종래 기술은 플라스틱 나사에 적용되었을 때 이동 나사용으로 특히 적절하지 않으며, 이 나사를 사용할 경우 가능한 한 적은 플라스틱이 변위하게 때문이다.

공지된 특히 작은 정점 각을 사용할 때의 나삿니 선단부의 높이 및 간격과 관련한 치수 측징의 조합의 결과, 독일 특허 39 26 000에 개시된 바와 같이, 30。의 작은 정점 각으로 인해 변위되어질 플라스틱 물질은 40。의 정점 각을 갖는 경우보다 사실상 작기 때문에 나사가 플라스틱 내에 결합될 때 가능한 한 적은 플라스틱이 변위하는 원리를 보강하게 되며, 이 결과 나삿줄 사이에 존재하는 나삿니의 피치에 의해 한정되는 공간은 더 짧게 유지되고, 이 결과 결합된 길이가 동일하게 유지되는 경우 플라스틱 부분에 고정되는 나삿줄의 수는 그에 대응하여 증가한다. 이에 의해 파열력은 증가하게 된다.

높은 파열력은 축방향 및 법선방향에서의 나사의 리드 지지 능력을 필요로 한다. 나사 결합될 때 그리고 조여질 때 외경에 대한 나사의 단면이 얇으면 얇을수록 그 단면과 관련하여 나사에 대한 하중은 더 커진다. 이 경우, 높은 파열력에 견디어 내기 위해서는, 공지된 나사에 사용되는 나사 재료가 더욱 높은 강도를 가질 필요가 있었고, 이 결과 나사의 재료로 고강도 재료를 사용하여야 하였다. 한편, 이들 재료는 매우 비싸고, 다른 한편으로는 수소 확산으로 인해 발생되는 쉽게 파손되는 현상에 민감하게 반응한다. 이러한 공지된 효과의 결과는 고강도 재료로 만들어진 공지된 확고히 조여진 나사에 있어서, 나사 결합되고 조여진 후에, 예를 들어 수일이 지난 후에 헤드가 쪼개짐으로써 시간 지연된 부서지기 쉬운 분열이 발생할 수도 있다는 것이다. 본 발명에 따른 나사 치수는 외경에 대해 비교적 큰 단면을 갖는 나사를 제공한다 (도 1 참조). 본 발명에 따른 나사는, 그 단면 구성에 의하여, 이전보다 현저히 높은 토오크 및 축방향 힘을 흡수할 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 나사를 종래의 나사와 비교하여 강도가 낮은 재료로 만들 수 있는 가능성을 제공한다. 즉 강도가 낮기 때문에 확산에 의해 수소를 흡수할 경향을 가지지 않으며 따라서 부서지기 쉬운 재료를 사용할 수 있다.

도 1은 냉각 압연에 의해 형성되는 나사(1)를 보인 것으로, 섕크(3) 위에 일정하게 연장되는 나사홈 형성 나삿니(2)를 구비하고 있다. 섕크(3)의 단부에 대향 배치되어 있는 나사(1)의 한쪽에서, 상기 나사는 적절한 스패너의 삽입을 위한 리세스(5)가 제공된 나사 머리(4)를 구비하고 있다. 스패너에 의해 나사(1)는 공작물, 여기서는 관(6)에 나사 결합된다. 나사(1)는 판(7)을 관(6)에 조이는 역할을 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 나사는 머리(4)가 동시에 관(6)에 대해 판(7)을 누를 수 있도록 관(6)과 조여진다.

본 발명에 따른 조임 나사(1)의 특징은 도 1에 잘 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 관(6)의 재료 내로 비교적 작은 침투 깊이로 나사 결합되어 있으며, 이와 비교하여 나삿니(2)의 코어 직경(Dk)은 비교적 크다. 나삿니의 연속하는 원통형 나삿니 저부(8)에는 관(6)의 내표면(9)에 비교하여 상대적으로 작은 자유 공간만이 제공된다.

도 2는 도 1에 따른 섕크(3)를 확대하여 상세히 보인 것으로, 나삿니 선단부(10)의 코어 직경(Dk), 외경(Do), 축방향 간격(P) 및 높이(H)를 보여주고 있다. 또한, 나삿니 선단부의 플랭크 각은 도 2에서 30。로 지정되어 있다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 확대 도시된 나사에 있어서, 지수 Q1 = Do/Dk는 1.3이다. 여기서 지수 Q2 = 축방향 간격(P)/높이(H)는 2.85의 값을 갖는다.

도 3은, 나삿줄은 별개로 하면 도 2에 따른 나삿니(2)와 거의 동일한 두줄 나삿니(11)를 상세히 보인 것이다. 도 3에 따른 나삿니(11)의 축방향 간격(P)은 하나의 나삿줄과 다른 하나의 나삿줄의 두개의 인접한 나삿니 선단부 사이의 간격이다. 도 1에 따른 실시예에서와 같이, 지수 Q2 = 축방향 간격(P)/높(H)는 2.85의 값을 갖는다.

도 1 및 도 2에 예시한 조임 나사는 통상적으로 1 내지 10 mm의 외경으로 만들어지는 나사이다. 본 발명에 따른 나사는 현재 관습적으로 사용되고 있는 열가소성 수지는 물론 열가소성 수지와 유사한 특성을 갖는 모든 재료 내로 결합되기에 적합하다.

도 4는 냉각 압연에 의해 형성되는 나사(21)를 보인 것으로, 섕크(23) 위에 일정하게 연장되는 나사홈 형성 나삿니(22)를 구비하고 있다. 섕크(23)의 단부에 대향 배치되어 있는 나사(21)의 한쪽에서, 상기 나사는 적절한 스패너의 삽입을 위한 리세스(25)가 제공된 나사 머리(24)를 구비하고 있다. 스패너에 의해 나사(21)는 공작물, 여기서는 관(26)에 나사 결합된다. 나사(21)는 판(27)을 관(26)에 조이는 역할을 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 나사는 머리(24)가 동시에 관(26)에 대해 판(27)을 누를 수 있도록 관(26)과 조여진다.

본 발명에 따른 조임 나사(21)의 특징은 도 4에 잘 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 관(26)의 재료 내로 비교적 작은 침투 깊이로 나사 결합되어 있으며, 이와 비교하여 나삿니(22)의 코어 직경(Dk)은 비교적 크다. 나삿니의 연속하는 원통형 나삿니 저부(28)에는 관(26)의 내표면(29)에 비교하여 상대적으로 작은 자유 공간만이 제공된다.

도 5는 도 4에 따른 섕크(23)를 확대하여 상세히 보인 것으로, 나삿니 선단부(30)의 코어 직경(Dk), 외경(Do), 축방향 간격(P) 및 높이(H)를 보여주고 있다. 또한, 나삿니 선단부의 플랭크 각은 도 5에서 30。로 지정되어 있다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 확대 도시된 나사에 있어서, 지수 Q1 = Do/Dk는 1.46이다. 여기서 지수 Q2 = 축방향 간격(P)/높이(H)는 2.48의 값을 갖는다.

도 6은, 나삿줄은 별개로 하면 도 5에 따른 나삿니(22)와 거의 동일한 두줄 나삿니(31)를 상세히 보인 것이다. 도 6에 따른 나삿니(31)의 축방향 간격(P)은 하나의 나삿줄과 다른 하나의 나삿줄의 두개의 인접한 나삿니 선단부 사이의 간격이다. 도 4에 따른 실시예에서와 같이, 지수 Q2 = 축방향 간격(P)/높(H)는 2.48의 값을 갖는다.

도 4 및 도 5에 예시한 조임 나사는 통상적으로 1 내지 10 mm의 외경으로 만들어지는 나사이다. 본 발명에 따른 나사는 현재 관습적으로 사용되고 있는 열가소성 수지는 물론 열가소성 수지와 유사한 특성을 갖는 모든 재료 내로 결합되기에 적합하다.

무른 플라스틱용으로 본 발명에 따른 나사가 특히 적절한 바, 약 30。의 플랭크 각의 변동 범위 내에서 특별히 지적된 나삿줄에 따라 값이 선택될 수 있으며, 예를 들어 특히 약 25。의 플랭크 각이 선택될 수 있다.

Claims (2)

1. 냉간 압연에 의해 형성되는 조임 나사(1)로서, 스스로 나사홈을 형성하는 나삿니(2,11)를 구비하며, 특히 열가소성 재료 내로 나사 결합되며, 연속하는 원통형 나삿니 저부(8)와, 정점의 높이가 동일한 나삿니 선단부(10)를 구비하며, 인접한 나삿니 선단부(10) 사이의 자유 간격이 나삿니(2,11)를 따라 동일한 조임 나사에 있어서,

   1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.2 내지 1.4인 지수 Q1=Do/Dk를 형성하고,

   2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.75와 2.9의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성하고,

   3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。인 것을 특징으로 하는 조임 나사.
2. 제1항의 전제부에 따른 조임 나사(21)에 있어서,

   1. 나삿니의 외경 Do 및 코어 직경 Dk는 크기가 1.25 내지 1.65인 지수 Q1=Do/Dk를 형성하고,

   2. 인접한 나삿니 선단부의 축방향 간격 P는, 나삿니 선단부의 높이 H와 함께, 2.35와 2.7의 사이에 놓이는 지수 Q2=P/H를 형성하고,

   3. 나삿니 선단부의 정점의 각은 약 30。인 것을 특징으로 하는 조임 나사.