KR20010102110A - 태핑 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로드 플랭크(8) 및 리어 플랭크(9)에 의해 형성된 나사산의 각 2등분 라인(15)이 나사 축(6)에 수직(5) 각으로 경사 위치를 구비한 전조 나사산(4)을 구성는 것으로, 상기 경사 위치는 나사 머리(1)에서 떨어져 경사진다. 상기 로드 플랭크(8)는 나사산 루트(11)에 대하여 직선으로 작동하고, 및 리어 플랭크(9)는 처음에 나사산 팁(10)에서 직선으로 연장하고, 및 그의 높이 1/3에서 수직(5)에 관계하여 측정된 리어 플랭크(9)의 각(δ)보다 크고 및 30°내지 50°사이인 큰 각(α)에서 직선 각진 부분(13)으로 킹크(12)를 통하여 병합하고, 나사산 외측 직경(D)에 대한 나사산 코어 직경(K)의 비율은 0.7보다 크고 및 나사산 외측 직경(D)에 대한 나사산 피치(P)의 비율은 0.25이하다.

Description

태핑 나사{SELF-TAPPING SCREW}

상기 종류의 나사는 유럽 특허 명세서 501 519로부터 공지되었다. 상기 공지된 나사의 특별한 형태는 그의 나사산 턴의 로드 플랭크(나사 머리와 마주하는 나사산 플랭크) 및 리어 플랭크(로드 플랭크와 반대하는 플랭크)가 둥근 부분을 지나 나사산 루트로 진행하는 것이다. 상기 둥근 형상은 본 발명에서 인용된 DE-A 32 35 352와 대조적으로, 공보에서 소개된 장점으로 나타내어진다. 상기 DE-A 32 35 352의 내용의 경우, 플랭크 프로파일과 나사산의 코어 영역사이의 변화는 불연속 디자인이 되고, 상기 변화는 결함을 구성한다. 상기 유럽 특허 명세서에서 인용된 것과는 대조적으로, DE-A 32 07 975는 더욱이 나사산 턴의 플랭크 각이 연속적으로 플랭크 팁으로부터 나사산 루트로 증가하는 태핑 나사를 나타내고, 상기는 관계된 나사가 나사로 죄어지게되는 플라스틱의 손상없는 변형을 증진시키기 위해 의도되어졌다. 또한, 플라스틱으로 체결되도록 의도되어진 DE-A 32 07 975로부터 나사에 관계하여 지적한 유럽 특허 명세서는, 상기에 기술된 나사의 경우에서, 나사산 턴이 비대칭이 아니고, 즉, 나사산 턴의 로드 플랭크와 리어 플랭크사이의 각 2등분이 나사 축에 수직이다.

바람직하게 파티클 보드(particle board)와 함께 사용하기 위해 만들어진 태핑 나사는 유럽 특허 명세서 713 017로부터 더욱 공지되었고, 나사산 턴의 단면이 로드 플랭크의 영역에서 킹크(kink)를 구비하고, 따라서 로드 플랭크는 나사산 팁의 방향으로부터 킹크뒤에 나사 축의 수직에 비례하여 큰 각을 이룬다. 또한, 상기 나사의 경우에서, 로드 플랭크와 리어 플랭크사이의 각 2등분은 나사산 팁과 킹크사이의 영역내 나사 머리를 향하여 경사진다. 결과적으로, 상기 나사의 나사산 턴은 상기 재료가 상기에 대항하여 압착되는 것과 같이 관련된 구성 요소내 재료에 대항하여 특히 무겁게 나사산 턴 베어링을 적재하기 위해 단단하게 죄어지고 또는 종속될 때 수직으로 차단되는 베어링 표면을 형성한다. 결과적으로, 개개의 나사산은 나사 축에 대해 실질적으로 평행하게 작용하는 힘에 의해 벤딩 응력에 영향을 받고, 상당히 상기 나사의 적재 능력을 감소시킨다.

유럽 특허 명세서 133773 및 DE-A 36 15 271에 나타내어진 태핑 나사는 상기 공지된 나사와 같은 유사한 형상을 가지며, 힘이 가해질 때 나사산 턴으로 작용하는 힘은 나사산 팁과 로드 플랭크내 킹크사이의 영역에서 실질적으로 나사 축과 평행하다. 상기는 DE-A 36 15 271에 나타내어진 나사의 경우에서 특별히 두드러지고, 로드 플랭크는 나사산 팁과 킹크사이의 영역내 나사 축에 수직으로 작용한다. 따라서 상기 두 개의 공지된 나사는 단단하게 죄어질 때 특히 민감하고 및 나사산 턴에관한 높은 벤딩 하중에 민감하다.

본 발명은 전조 나사 턴(rolled thread turn)을 갖춘 태핑 나사에 관한 것으로, 로드 플랭크(load flank) 및 리어 플랭크(rear flank)에 의해 형성된 나사산 턴의 각 2등분(angle bisector)은 나사 축과 직각을 이룬 각으로 나사 머리에서 떨어져 경사를 이룬다.

도 1은 나사 머리 및 태핑 나사산을 가진 나사를 나타내고,

도 2는 확대된 설명도로 도 1에서 일부 나사산을 관통하는 단면을 나타내고,

도 3은 45°의 플랭크 각을 가진 도 2에서와 유사한 나사산을 관통하는 단면을 나타내고,

도 4는 33°의 플랭크 각으로 나사산을 관통하는 유사한 각의 단면을 나타내고,

도 5는 60°의 플랭크 각으로 나사산을 관통하는 단면을 나타낸다.

본 발명의 근본적인 목적은 나사산 전조에 의해 그의 제품을 개선하고 및 더욱 그의 하중 베어링 능력 및 지지 강도를 증가시키기위한 방법을 통해 처음에 기술된 나사를 형상화하기 위한 것이다. 동시에, 나사의 기하학적 형상은 각 금속 재료로 바람직한 나사 수행력을 확보하기 위한 것과 같은 방법에서 선택되어진다.

본 발명에 따라서, 상기는 로드 플랭크가 나사산 루트로 직선으로 작용하고, 및 리어 플랭크는 나사산 팁으로부터 직선으로 처음에 연장하고, 및 그의 높이의 약 1/3에서 리어 플랭크의 수직으로 관계하여 측정된 각보다 큰 각 및 30°내지 50°의 각으로 똑바로 각진 부분으로 킹크를 통하여 병합하고, 나사산의 외부 직경에 대한 나사산의 코어 직경의 비율은 0.7보다 크고 및 나사산 외부 직경에 대한 나사산 피치의 비율은 0.25보다 작다.

로드 플랭크의 영역 및 리어 플랭크내 킹크의 영역내 나사산 팁에서 나사산 루트까지 필수적인 직선 프로파일에 의해, 나사는 그루브 각각이 단면내에서 상응한 직선 프로파일을 구비하는 전조 다이로 전조될 수 있고, 전조 다이로 제조되어질 때 상기 영역에서 둥그스럼해진 전조 다이에 관한 바람직한 장점을 가진다. 또한, 상기는 나사산 외부 직경에 대한 나사산 코어 직경의 비율이 0.7 이상일 때 얻어진 면적은 상기 나사가 단단하게 죄어지고 및 관계된 구성 요소에 의해 하중에 영향을 받을 때 단지 상대적으로 작은 방사상 높이에 대하여 벤딩 하중에 영향을 받은 결과로 나사산 턴의 단축을 초래하고, 상기 하중은 더욱 각진 부분이 나사산턴을 위한 죔 작용에 대항하여 확고한 지지를 요구하는 영역위로 연장하는 사실에 의해 효율적인 방법을 얻는다. 동시에, 킹크가 단지 나사산 턴 높이의 약 1/3에서 시작한다는 사실은 흐름에 관계된 구성 요소로부터 치환된 재료를 허용하기 위해 나사산 턴의 외측에 충분한 공간이 있음을 의미하고, 및 따라서 흐름의 상기 공정은 손상되지 않는다.

나사산 턴의 로드 플랭크의 연속적인 직선 경사 프로파일로 인하여, 나사가 단단하게 죄어질 때 상기 플랭크상에 발휘된 힘은 나사로, 및 로드 플랭크의 경사로로 인한 및 상대적으로 큰 그의 직경으로 인한 그의 코어내부로 상응하는 비스듬한 각으로 도입되고, 상기 코어는 큰 힘을 흡수할 수 있다. 반대로, 구성 요소 재료에서 압력은 비스듬한 각으로, 즉 나사가 나사로 고정된 위치를 애워싸는 재료로 지시되고,반면에 상기 압력은 용이하게 흡수된다. 동시에, 로드 플랭크의 직선 경사는 나사산 로드 플랭크의 전체 높이에 대하여 균일한 압력 분포를 가능하게 하고, 그것에 의해 항상 재료의 손상없이 나사의 단단한 죔 작용동안 최대 마찰 및 접촉의 최대 면적을 허용한다. 0.25 이하로 선택되어진 나사산 외측 직경에 대한 나사산 피치의 비율에 의하여, 얻어진 나사산은 상대적으로 큰 수의 나사산 턴이 주어진 길이에 대하여 관계된 구성 요소내에 고정되는 결과로 근접한 공간의 나사산 턴을 가진다. 상기는 상응하게 높은 찢김 및 지지력을 초래한다.

각 2등분(로드 플랭크와 리어 플랭크사이)과 나사 축에 대한 수직면사이의 각은 5°내지 15°사이로 되는 것과 같은 방법을 통해 바람직하게 선택되어진다. 상기 나사산 턴의 얻어진 경사는 로드 플랭크를 작용하는 힘이 바람직한 방법을 통해 나사의 코어 내부로 도입되는 결과로 인하여 작은 플랭크 각(로드 플랭크와 리어 플랭크사이에서 측정됨)의 경우에서 조차도 로드 플랭크의 적당한 경사가 된다. 따라서 로드 플랭크의 경사 및 직선 프로파일은 나사로 고정된 나사와 구성 요소사이의 마찰을 초래하고, 나사가 구성 요소내 나사산을 마멸시키는 과도한 비트는 힘이 너무 쉽게 도달되지 않는 것을 확보하기 위해 충분히 커야 한다.

특히 본 발명에 따른 나사는, 물론 나사의 목적인 강으로 구성되어 강 내부로 체결되기 위해 적당하다. 상기 경우에서, 38°내지 48°의 로드 플랭크와 리어 플랭크사이의 플랭크 각은 치환된 부피와 재료의 응력 베어링 능력사이의 바람직한 관계를 제공하기 때문에 장점을 제공한다. 만약 본 발명에 따른 강 나사가 경량 합금으로 제조된다면, 32°내지 42°의 로드 플랭크와 리어 플랭크사이의 플랭크 각은 상기 경우에서 편리하다.

또한 상기는 알루미늄, 특히 단단한 알루미늄 합금으로 나사를 만드는 것이 가능하고, 따라서 경량 합금으로 제조하는 것이 적당하다. 상기 경우에서, 로드 플랭크와 리어 플랭크사이의 선택된 플랭크 각은 58°내지 68°사이가 편리하다.

특히 각 2등분의 경사는 만약 로드 플랭크와 리어 플랭크사이에 플랭크 각의 약 1/6으로 선택되어진다면 바람직하다.

본 발명의 전형적인 실시가 첨부된 도면을 통해 설명되었다.

도 1은 나사 머리(1) 및 코어(2)를 갖춘 태핑 나사를 나타내는 것으로, 나사산(3)이 전조되었다. 관계된 나사산은 나사 축(6)에 대해 수직(5)으로 각을 이룬 나사 머리(1)로부터 경사져 있는 개개의 나사산 턴(turn)(4)을 갖춘 단일 스타트 (start)를 가진다. 나사 구동 수단(7)은 나사 머리(1) 내부에 타출되어 있고 및 공지된 형성을 이루고 있다.

도 2에는, 도 1로부터 나사산(3)이 확대된 설명도로 단면을 나타내고 있다. 상기 개개의 나사산 턴(4)은 나사 머리(1)를 향하여 마주하는 로드 플랭크(8) 및 마주하는 리어 플랭크(9)를 구비한다. 상기 로드 플랭크(8)는 나사산 팁(10)으로부터 나사산 루트(11)로 직선으로 연장한다. 로드 플랭크(8)에 마주하는 상기 리어 플랭크(9)는 각진 부분(13)으로 킹크(12)를 지나 결합한다. 상기 로드 플랭크(8)는 그의 플랭크 각 γ를 가지며 및 리어 플랭크(9)는 그의 플랭크 각 δ를 가지며, 각 수직 관계에서, 플랭크 각 β를 형성하고, 상기 경우 39°가 된다. 나사산 턴(4)의 경사를 필수적으로 결정하는 플랭크 각β의 각 2등분(15)은 수직(5)에 관계하여 각 ε를 형성한다. 나사 축(6)에 대한 수직(5) 관계에서, 각진 부분(13)은 각 α로 작용하고, 상기 각은 수직(5)면과 리어 플랭크(9)사이에서 측정된 리어 플랭크 각δ보다 크다.

도 2는 피치(P)(두 개의 인접한 나사산 턴(4)사이의 거리), 나사산의 외측 직경(D) 및 나사산의 코어 직경(K)를 나타내었다. 도 2에서 설명된 나사산의 경우, 나사산 외측 직경(D)에 대한 나사산 코어 직경(K)의 비율은 0.8인 반면, 나사산의 외측 직경(D)에 대한 나사산 피치(P)의 비율은 0.17이다. 상기 경우에서, 플랭크 각 β는 39°이다.

도 3 내지 5는 도 2에 있는 나사산의 변화를 나타낸다. 도 3에서 나타낸 나사산의 경우, 플랭크 각 β는 45°이고, 도 4에서 나타낸 나사산의 경우 플랭크 각 β는 33°이고, 및 도 5에서 나타낸 나사산의 경우 플랭크 각 β는 60°이다.

도 2 내지 4에서 나타낸 나사산의 형상에 관하여, 상기는 추가로 나사산 루트(11)가 각 경우에서 원통형임을 주목해야 한다.

상기는 더욱 도 2 내지 5에서 확대된 설명도에 나타내어진 나사산의 일례 실시가 상기에 상세히 설명된 것과 같이 특별한 적용을 위해 사용될 수 있는 바람직한 플랭크 각 β의 범위를 나타낸다. 도 2 내지 5에서 나타낸 나사산의 경우, 리어 플랭크(9)의 영역에 있는 킹크(12)는 나사산 턴(4) 높이의 1/3이고, 상기 높이는 나사산 팁(10)의 방향에서 나사산 루트(11)로 부터 측정된다. 도 2 내지 5에서 나타낸 나사산의 경우, 킹크(12)에서 시작한 각진 부분(13)은 45°인 각 α(도 2를 보라)로 작동한다.

Claims (6)

1. 로드 플랭크(load flank)(8) 및 리어 플랭크(rear flank)(9)에 의해 형성된 나사산 턴(thread turn)(4)의 각 2등분 (15)은 나사 축(6)에 수직(5) 각으로 나사 머리(1)에서 떨어져 경사지고,

   로드 플랭크(8)는 나사산 루트(11)에 대하여 직선으로 작동하고, 및 리어 플랭크(9)는 처음에 나사산 팁(10)에서 직선으로 연장하고, 및 그의 높이 1/3에서 수직(5)에 관계하여 측정된 리어 플랭크(9)의 각(δ)보다 크고 및 30°내지 50°사이인 큰 각(α)에서 직선 각진 부분(13)으로 킹크(12)를 통하여 병합하고, 나사산 외측 직경(D)에 대한 나사산 코어 직경(K)의 비율은 0.7보다 크고 및 나사산 외측 직경(D)에 대한 나사산 피치(P)의 비율은 0.25이하인 것을 특징으로 하는 전조된 나사 턴(4)을 갖춘 태핑 나사.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 2등분(angle bisector)(15)의 경사(ε)는 5°내지 15°범위인 것을 특징으로 하는 전조된 나사 턴(4)을 갖춘 태핑 나사.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 2등분(15)의 경사(ε)는 로드 플랭크(8)과 리어 플랭크(9)사이 플랭크 각(β)의 1/6인 것을 특징으로 하는 전조된 나사 턴을 갖춘 태핑 나사.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   강(steel)으로 나사를 제조하고, 로드 플랭크(8)와 리어 플랭크(9)사이에서 측정된 플랭크 각(β)이 38°- 48°인 것을 특징으로 하는 강 나사(steel screw).
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   경량 합금으로 나사를 제조하고, 로드 플랭크(8)와 리어 플랭크(9)사이에서 측정된 플랭크 각(β)이 32°- 42°인 것을 특징으로 하는 강 나사.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   경량 합금으로 나사를 제조하고, 로드 플랭크(8)와 리어 플랭크(9)사이에서 측정된 플랭크 각(β)이 58°- 68°인 것을 특징으로 하는 알루미늄 나사.