KR20010101018A - 나사 연결체 - Google Patents

Abstract

특히 플라스틱 부재를 위한 나사 연결체는 나사와 연결체에 포함되는 부품들 중의 하나에 회전 불가능하게 고정되고, 축상의 통로에서 나사의 나사산을 받아들이는 삽입 부재를 포함한다. 본 발명에 따르면, 삽입 부재의 축상의 통로는 매끈한 벽, 다시 말해 나사산이 없는 형상을 갖고, 나사는 삽입 부재의 암 나사산을 절삭하거나 홈을 형성하는 나사산을 갖는다. 나사는, 삽입 부재와 같이, 알루미늄 합금으로 이루어지고 이러한 경우에 나사의 합금은 삽입 부재의 경도보다 충분히 높은 경도를 갖는다.

Description

나사 연결체{SCREW CONNECTION}

이러한 종류의 나사 연결체들은 널이 알려진 것으로서, 작고 보다 구체적으로는 얇은 벽을 갖는(thin-walled) 플라스틱 부재들을 위한 일명 소형 나사 장치(micro-screw arrangement)이다. 이러한 연결체들은 자기 절삭형 나사(self-tapping screw)의 상호 협력하는 나사산에 박을 때 발생하는 힘을 종종 견딜 수가 없기 때문에, 종래 기술은 플라스틱 부품의 주입 모울딩(injection moulding) 동작 중에 그 주위에 주입된 플라스틱 물질을 갖거나(상감(inlay)이라 함), 또는 이어서 (열가소성) 플라스틱 부재에 고온에서 또는 초음파에 의하여 끼워 넣어지는 삽입 부재를 사용하는 것(삽입(insert)이라 함)을 포함한다. 이러한 공지된 삽입 부재들은 황동(brass)으로 이루어지고, 통로 내에 암 나사산(female screwthread)과, 끼워 넣어진 상태에서 회전에 대한 그들의 저항을 높이기 위하여 외부 널링(knurling) 또는 그와 같은 것을 갖는 다듬질된 부품(turned component)의 형태로 생산된다. 미터 강나사(metric steel screw)가 나사로서 사용된다. 이러한 공지된 나사 연결체는 상대적으로 높은 제작비용을 요구하며 또한 무거운 중량을 갖으며 사용의 많은 상황에 있어서, 예를 들어 이동 전화기의 경우에 바람직하지 않다.

또한 예비 절삭 나사산(pre-cut screwthread)의 필요한 내구성은 저절로 느슨해지는 것에 대한 나사 연결체의 안전성을 감소시킨다. 특히, 역학적인 부하(dynamic loading)가 포함될 때 그러하다. 더욱이 포함된 물질의 다른 열팽창 계수로 인하여 변동하는 온도의 결과로서 압축 응력의 손실이 또한 발생한다.

본 발명은 나사(screw)와 연결체(connection)에 포함되는 부품(component)들 중의 하나에 회전 불가능하게 맞춰지고 축상의 통로(axial passage)에서 나사의 나사산(screw thread)을 받아들이는 삽입 부재(insert member)를 포함하는 나사 연결체(screw connection)에 관한 것으로, 특히 플라스틱 부재(plastic member)를 위한 나사 연결체에 관한 것이다.

도면은 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

도 1 내지 도 6은 다양한 단면의 삽입부재의 형태 및 A에서 본 각각의 형태이다.

도 7 및 도 8은 설치된 상태에서의 도 2 및 도 4의 삽입 부재를 도시한다.

도 9 및 도 10은 나사가 삽입부재에 박히기 전 및 후에 평평한 형상의 부재(flat profile member)를 부품에 결합시키는 것을 도시한다.

본 발명의 목적은, 특히 앞에서 언급한 종류의 사용을 위해 생산하기에 더 저렴하고 동시에 동작상으로 신뢰할 수 있고 안전한 나사 연결체를 제공하는 것이다.

본 명세서의 도입부에 설명된 선행기술에 기초하여 본 발명은 삽입 부재 내의 축상의 통로가 매끈한 벽면(나사산이 없는) 형상이고, 나사산이 삽입 부재의 암 나사산(female-thread)을 위한 자기 절삭(self-cutting) 또는 자기 홈 형성(self-grooving) 나사산을 갖는 것을 제공한다. 이러한 삽입 부재는 다듬질된 부품, 보다구체적으로 예를 들어 압출성형에 의해 다듬질된 부품보다 제조가 단순하고 비용이 저렴하다. 그러나 한편, 적절하게 디자인된 나사에 의하여 통로 내에서 암 나사산이 홈 형성(groove)되고 절삭될 때 발생하는 힘을, 삽입 부재를 받아들이는 플라스틱 부품이 손상을 입지 않으면서, 견딜 수가 있다.

이는 또한 그 자체로 널리 알려지고, 그들의 적절한 형상에 의하여 그 자신들이 연결체에 포함되는 다른 부품에서 반대 나사산(counter screwthread)을 절삭하거나 홈 형성하는 나사산의 현재의 사용의 특성을 구성한다. 이러한 나사는 단지 연결체에 포함되는 특정의 추가적인 반대 나사산 부품에 대한 필요성이 없을 경우에 사용되었으나 나사는고정될 부품 또는 이를 유지하는 부품에 직접(안내 구멍(pilot bore)이 형성된 후에) 박히게 된다.

나사산이 없는 통로의 직경은 그것의 축 길이에 걸쳐서 동일할 필요는 없고 한쪽 끝에서 다른 한쪽으로 갈수록 감소할 수 있다. 또한 통로가 원과는 다른 단면 형상을 가지는 것이 가능하며, 예를 들어, 타원형 단면 또는 통로의 벽을 따르는 축에 평행한 리브들(rib)의 형태로 연장하는 돌기를 갖는 둥근 단면(round cross-section)일 수 있다. 이로 인하여 삽입구(inset)에서 형성된 나사산은 그러한 리브들에 제한되나 나사산을 형성하는 동작이 보다 용이하게 된다.

제조에 관련된 엔지니어링 공정 및 알루미늄으로 만들어진 삽입 부재의 사용의 관점에서 이로운 점이 있음이 밝혀졌고, 이러한 사용 상황에 제한되지 않는 이점이 나사가 삽입 부재의 경도보다 충분히 큰 경도를 갖는 알루미늄 합금을 포함하고 있을 경우에 나타난다. 시효경화(age-hardened)될 수 없거나, 원래 경도가 있거나 또는 저온 상태에서 시효경화되는, 즉 90 HB 보다 작은 경도를 갖는 알루미늄 합금이 삽입 부재로서 바람직하며, 나사는 고온상태에서 시효경화된, 즉 140HB 보다 큰 경도를 갖는 알루미늄 합금으로 만들어진다. 만일 인장 응력 Rm이 기준값(criterion)으로 정해진다면 나사의 인장 응력은 450Mpa(N/mm2) 보다 커야하고, 삽입 부재에 대하여는 300N/mm2보다 작은 인장 응력이 관찰되어야 한다. 특히 AlMg-합금 또는 AlMgSi-합금이 삽입 부재로서 고려될 수 있고, AlZnMgCu-합금이 나사로서 고려될 수 있다.

상술한 기존의 짝맞추기(pairing)에 관련하여 중량을 3의 인수(factor of 3)로 줄이는 것과 나사 및 삽입 부재의 자유 운동이 없는 상호작용(play-free co-operation)으로 인한 나사산의 결합의 면에서의 높은 효율적인 자기 결속 (self-locking) 작용 외에, 알루미늄 짝맞추기는 변동하는 열적 부하(thermal load)의 경우, 압축 응력(prestressing force)에 대하여 낮은 손실 레벨의 추가적인 이점을 얻을 수 있으며 이는 연결체에 포함된 부품들의 열팽창 효율이 비슷하기 때문이고, 추가적으로 이들이 항자성 연결 부품들(antimagnetic connection component)을 포함한다.

도 1에 도시되고, 전체적으로 참조번호 1로서 표시된 삽입 부재는 실린더 형상 즉 단면이 원형인 통로 2를 갖는다. 실린더형 칼라(collar) 3이 그 외부의 한쪽 끝단에 제공되며, 그 길이의 나머지에 걸쳐서, 다시 말해 구역 4에서 그 외부 윤곽(contour)은 단면이 리브들 5 및 홈들 6을 갖는 외면의 육각 원형 형상(external hexagonal-round profile)을 갖는다.

도 2에 도시된 삽입 부재 1은 한쪽 끝단에서 그 길이의 짧은 부분에 걸쳐서 확대되어 리세스(recess) 2a를 형성하는 실린더형 통로를 갖는다. 다른 한쪽 끝단의 외부에는 실린더 형상부(cylindrical portion) 3이 제공되고, 포인트들(point) 7과 트로프들(trough) 8을 갖는 멀티투쓰(multitooth) 형상이 구역 4에 형성된다.

도 3에 도시된 삽입 부재 1의 통로 2는 그 한쪽 끝단에서 끝단부(end portion) 9에 의하여 폐쇄됨으로서 통로 2는 블라인드 홀(blind hole) 형태이다. 블라인드 홀은 단면이 육각형이고, 그 단면에서 삽입 부재 1의 외부 표면 10은 그 단면이 포인트들 7a 및 트로프들 8a를 갖는 멀티투쓰 형상을 갖도록 형성된다.

도 4에 도시된 삽입 부재 1의 경우에, 통로 2는 단면이 타원형이고, 나사를 조이는 방향(screwing-in direction)으로 한쪽끝단에서 다른 한쪽 끝단으로 가늘어진다. 외부에서 횡단면적은 삽입 부재의 길이에 걸쳐서 동일하고 포인트들 7 및 트로프들 8을 갖는 멀티투쓰 형상을 갖는다.

도 5에 도시된 삽입 부재 1은 그 단면이 리브들 11 및 홈들 12를 갖는 둥근 육각형 형상의 외곽선을 포함하는 통로 2를 갖는다. 통로 2의 횡단면적은 삽입부재 1의 길이에 걸쳐서 동일하고 나사를 조이는 방향으로 그 외부 표면 10은 한쪽 끝단에서 다른 한쪽 끝단으로 확대되며, 포인트들 7a 및 트로프들 8a를 갖는 멀티투쓰 형상이다.

도 6에 도시된 삽입 부재 1의 횡단면적은 그 길이에 걸쳐서 동일하나, 그 통로 2는 한쪽 끝단에서 끝단부(end portion) 9에 의하여 폐쇄된다. 더욱이 통로 2는 세갈래로 찢어진 단면(trilobal cross-section)이며 외부 외곽선 10은 리브들 5 및 홈들 6을 갖는 둥근 외곽의 육각형 형상이다.

도 7은 부품 20에 설치된 상태에서 도 2의 삽입 부재, 보다 구체적으로는 리세스 2a가 제공되는 삽입 부재 1의 끝단이 부품 20의 표면 21과 같은 높이로 끝나도록 설치된 것을 도시한다.

도 8은 도 4에 도시된 삽입부재 1에 대한 비슷한 설치 상태로서, 보다 구체적으로는 통로 2의 확대된 직경을 갖는 삽입부재의 끝단이 부품 20의 표면 21과 같은 높이로 끝나는 것을 도시한다.

도 9 및 도 10은 그 안에 고정된 삽입 부재 1 및 나사 23에 의하여 부품 20에 평평한 형상의 부재 22를 고정하는 것을 도시한다. 나사 23이 구멍 24를 통하여 삽입부재 1에 박힐 때, 이는 삽입 부재 1내의 통로 2내에서 나사 23의 나사산 25에대응하는 나사산을 절삭하거나 홈을 형성하고, 마지막으로는 부품 20상에 고착한 평평한 형상의 부재 22를 그 헤드 26으로 강력히 결속시킨다.

Claims (10)

1. 나사와 연결체에 포함되는 부품들 중의 하나에 회전 불가능하게 고정되고, 축상의 통로에서 나사의 나사산을 받아들이는 삽입 부재를 포함하는 나사 연결체, 특히 플라스틱 부재를 위한 나사 연결체에 있어서,

   삽입 부재(1)의 축상의 통로(2; 2a)는 매끈한 벽을 갖는(나사산이 없는) 형상이고, 나사는 삽입 부재의 암 나사산을 절삭하거나 홈을 형성하는 나사산을 갖는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
2. 제1항에 있어서, 축상의 통로(2)의 단면은 원형이 아닌 형상(타원형; 방사형 돌기들)인 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
3. 제1항 또는 제2항 중의 한 항에 있어서, 축상의 통로(2)의 단면은 종방향(나사를 조이는 방향)으로 감소하는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
4. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서, 삽입 부재의 외부 단면은 축방향으로 연장하는 방사형의 돌기들(7; 7a)을 갖는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
5. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서, 삽입 부재(1)의 외부 단면은 종방향(나사를 조이는 방향)으로 확대되는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
6. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서, 삽입 부재(1)는 압출성형 제품인 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
7. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서, 삽입 부재(1)는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
8. 제7항에 있어서, 나사는 또한 알루미늄 합금으로 이루어지고, 여기서 나사의 합금은 삽입 부재(1)의 경도보다 충분히 큰 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
9. 제8항에 있어서, 삽입 부재(1)는 90HB 보다 작은 경도의 자연적으로 경도를갖는 또는 저온 시효경화 알루미늄 합금으로 이루어지며, 나사는140HB 보다 큰 경도를 갖는 고온 시효경화 알루미늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.
10. 제9항에 있어서, 삽입 부재(1)는 AlMg-또는 AlMgSi-합금으로 이루어지고, 나사는 AlZnMgCu-합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나사 연결체.