KR200372270Y1 - 볼트의 구조 - Google Patents

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KR200372270Y1
KR200372270Y1 KR20-2004-0030201U KR20040030201U KR200372270Y1 KR 200372270 Y1 KR200372270 Y1 KR 200372270Y1 KR 20040030201 U KR20040030201 U KR 20040030201U KR 200372270 Y1 KR200372270 Y1 KR 200372270Y1
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고재원
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Abstract

본 고안은 나사의 방향에 관계없이 체결될 수 있어 통일화가 이루어질 수 있으며, 또, 가공 내지 제조와 체결조립이 용이하면서도 풀림방지강도가 강하여 풀림방지가 완벽하게 이루어질 수 있는 볼트의 구조를 제공한다.
그 볼트의 구조는, 암나사공이나 너트에 체결하기 위한 나사산이 형성된 숫나사부(11,21,31)를 지니는 볼트에 있어서, 암나사공이나 너트의 암나사가 왼 나사와 오른 나사의 어느 방향의 나사이거나 상기 볼트를 상대적으로 왼쪽 방향과 오른쪽 방향중 한 방향으로 회전시켜 체결할 수 있도록 상기 숫나사부(11,21,31)에 왼 나사(14,24,34)와 오른 나사(13,23,33)가 동일한 외경상에 중첩되게 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 숫나사부(11,21,31)에 체결되는 너트의 풀림을 방지하기 위해 2개의 너트를 체결하는 경우, 그 2개의 너트의 나사의 방향을 서로 반대로 체결할 수 있게 되는 것이 바람직하고, 또, 상기 오른 나사(13,23,33)를 체결나사로 하는 경우, 상기 오른 나사(13,23,33)의 나사산 내지 나사골의 피치 및 리드각이, 상기 왼 나사(14,24,34)의 피치보다 동일하거나 작게 형성되는 것이 체결나사의 나사산을 최대한 유지시켜 체결력을 극대화시킬 수 있게 되어 바람직하다.

Description

볼트의 구조{structure of a bolt}
본 고안은, 나사의 방향에 관계없이 체결될 수 있어 통일화가 이루어질 수 있으며, 또, 가공 내지 제조와 체결조립이 용이하면서도 풀림방지강도가 강하여 풀림방지가 완벽하게 이루어질 수 있는 볼트의 구조에 관한 것이다.
종래, 각종 기계장치, 각종 구조물, 토목건축물 등에 있어 물체와 물체를 고정시키기 위한 수단으로 해체가 용이한 체결수단인 볼트가 많이 사용되고 있고 있고 다양한 종류가 개발되어 있다. 이러한 볼트에 의한 나사 체결수단은, 통상 볼트에 숫나사가 형성되고, 그 숫나사가 너트 등의 암나사에 결합됨으로써 체결이 이루어지는 것으로, 나사산은 그 체결과 해체를 위한 회전방향에 따라 왼 나사와 오른 나사로 구분되지만, 통상 오른 나사가 많이 채용되며, 필요에 따라 왼 나사도 채용되고 있다.
또, 체결시 진동 등에 의한 이완을 방지하기 위해 너트를 2개 채용하여 체결시키는 방법이 많이 채용되고 있지만, 이러한 이완방지를 위해 다양한 구성의 볼트너트가 개발되어 있다. 예를 들어, 공개번호 제20-1998-0060388호의 너트의 풀림방지장치는, 각종 기계장치나 구조물의 결합을 위하여 사용되는 볼트와 너트가 조인 후 이완되지 않도록 체결하는 두개의 너트 사이에 탄성부쉬를 결합하고, 체결하는 두개의 너트는 그 조임방향을 달리하거나, 볼트에 체결되는 두개의 너트가 맞닿는 표면에 파형상의 돌출돌기를 형성하고 이 사이에 결합되는 탄성부쉬에 풀림방지판을 설치하여 탄성력으로 체결력을 유지시켜 풀림을 방지하게 함으로서 풀림방지를 위한 별도의 접착제 등의 사용없이 체결부의 이완을 방지할 수 있어 시공당시의 체결상태를 견고하게 장기간 유지할 수 있으며 필요에 따라 분해하거나 재결합도 편리하고 쉽게 할 수 있어 실용적이며 체결부의 신뢰성을 완벽하게 유지시킬 수 있도록 고안된 것이다.
또, 이와 유사한 구성들이 일본공개특허 특개평5-71513호(1993.3.23), 일본공개특허특개평6-173929호(1994.6.21), 일본공개특허 특개평7-4418호(1995.1.10) 등에 공지되어 있다.
그러나, 상술한 것들은, 다같이 볼트의 나사부 외경을 달리하거나, 볼트의나사부의 단부에 내측으로 암나사부를 형성하는 등의 구성을 하고 있어, 가공이 복잡,난이하다는 문제가 있을 뿐만 아니라, 볼트의 나사부 외경이 작은 나사부는 그 체결력이 작게 된다는 문제도 있으며, 또한, 체결시 2개의 너트가 서로 접촉하도록 구성되어야 하므로, 나사의 외경이 다른 위와 같은 구성에 있어서는 더욱 복잡한 구조로 되는 등의 문제가 있다.
또, 종래의 볼트에는 오른 나사와 왼 나사중 어느 하나의 나사가 채용되고 있어 피치 등이 동일한 것이라도 나사방향이 상이한 암나사에는 체결될 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 본 고안은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 나사의 방향에 관계없이 체결될 수 있어 통일화가 이루어질 수 있으며, 또, 가공 내지 제조와 체결조립이 용이하면서도 풀림방지강도가 강하여 풀림방지가 완벽하게 이루어질 수 있는 볼트의 구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 고안의 일부 실시예들을 나타내는 볼트의 구조의 개략 정면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 고안의 볼트를 이용하여 제1부재와 제2부재를 체결시키는 구조의 일부 예를 도시한 개략단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 도 1a의 볼트를 이용하여 모재와 모재를 덧판으로 접합하도록 체결하는 과정과 상태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4은 도 1b의 볼트를 이용하여 체결한 상태의 개략 단면도이다.
도 5는 도 1c의 볼트를 이용하여 체결한 상태의 개략 단면도이다.
도 6는 본 고안의 실시예에 따른 볼트를 이용한 체결구조의 또다른 예를 도시한 개략 단면도이다.
도 7a는 제1너트와 제2너트의 접촉면에 요철이 형성된 상태를 도시한 도 4와 유사한 체결 상태의 개략 단면도이고, 도 7b는 너트의 접촉면의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10,20,30: 볼트 11,21,31: 숫나사부
13,23,33: 오른 나사 14,24,34: 왼 나사
41: 제1너트
42,43,44: 제2너트 45: 풀림방지체결너트
50: 모재 51,52: 이음판부재
53: 체결암나사판부재 80: 제1부재
81: 제2부재
A,E: 나사산과 나사산의 교차점
B: 나사산과 나사골의 교차점
C: 나사골과 나사골의 교차점
D: 나사골과 나사산의 교차점
H1,H2: 너트 높이
W,Wa,Wb: 총 피체결부재의 폭
이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 볼트의 구조는, 암나사공이나 너트에 체결하기 위한 나사산이 형성된 숫나사부를 지니는 볼트에 있어서, 암나사공이나 너트의 암나사가 왼 나사와 오른 나사의 어느 방향의 나사이거나 상기 볼트를 상대적으로 왼쪽 방향과 오른쪽 방향중 한 방향으로 회전시켜 체결할 수 있도록 상기 숫나사부에 왼 나사와 오른 나사가 동일한 외경상에 중첩되게 형성된 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 숫나사부에 체결되는 너트의 풀림을 방지하기 위해 2개의 너트를 체결하는 경우, 그 2개의 너트의 나사의 방향을 서로 반대로 체결할 수 있게 되는 것이 바람직하며, 또, 상기 오른 나사를 체결나사로 하는 경우, 상기 오른 나사의 나사산 내지 나사골의 피치 및 리드각이, 상기 왼 나사의 피치보다 동일하거나 작게 형성되는 것이 체결나사의 나사산을 최대한 유지시켜 체결력을 극대화시킬 수 있게 되어 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c에는 본 고안의 실시예들에 따른 볼트의 구조가 개략 정면도로 도시되며, 도 2a 및 도 2b에는 본 고안의 볼트를 이용하여 제1부재와 제2부재를 체결시키는 구조의 일부 예가 개략단면도로 도시되고, 도 3a에는 도 1a의 볼트를 이용하여 체결한 과정이 도시되며, 도 3b 내지 도 5에는 상기 볼트들이 체결된 상태가 개략 단면도로 도시된다.
도 1a 내지 도 1b에 도시되는 볼트(10,20,30)는, 다같이 볼트머리아래로 숫나사부(11,21,31)가 형성되지만, 반드시 본 고안이 이에 한정되지 아니하고, 비나사부가 형성될 수도 있으며, 비나사부의 길이는, 도 2b 내지 도 6에서 총 피체결부재의 폭(W,Wa,Wb)보다 같거나 작은 것, 즉, 숫나사부(11,21,31)가 도 3b 또는 도 6에서와 같이 제1너트(41)과 제2너트(42,43,44) 또는 풀림방지체결너트(70)의 길이에만 형성되는 것이 강도면에서 바람직하며, 강도에 지장이 없는 경우 등 필요에 따라 도면에서와 같이 비나사부가 전혀 형성되지 아니할 수도 있다. 또, 비나사부의 외경도 숫나사부(11,21,31)와 거의 동일하거나, 서로 상이한 외경으로 형성하는것도 가능하다.
이와 같은 숫나사부(11,21,31)는, 본 고안에 따라 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)가 동일한 외경상에 중첩되게 형성된 것으로, 그 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)는, 도 2a 내지 도 2b에서 암나사공(80a,80b)의 암나사, 또는 도 3a 내지 도 6에서 제1너트(41) 내지 제2너트(42,43,44)의 암나사가 왼 나사와 오른 나사의 어느 방향의 나사이거나 상기 볼트를 상대적으로 왼쪽 방향과 오른쪽 방향중 한 방향으로 회전시켜 체결할 수 있고 그 반대방향으로 해체할 수 있도록 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)가 동일한 외경상에 중첩되게 형성된 것이다.
그 숫나사부(11,21,31)의 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)는, 그 나사골의 직경은 그대로이지만, 나사산은 서로 다른 나사의 나사골에 의해 절삭된 형태로 되어 외경이 원주상에서 서로 상이하게 된다. 즉, 오른 나사(13,23,33)의 나사산과 왼 나사(14,24,34)의 나사산의 교차점(A,E) 및 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)의 나사골과 나사골의 교차점(C)에서는 나사산과 나사골이 제대로 형성되어 있고, 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)의 나사산과 나사골의 교차점(B)이나, 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)의 나사골과 나사산의 교차점(D)에서는 상대방의 나사골에 의해 나사산이 절삭되는 형태로 되고, 위 교차점(A,E)과의 사이에서는 오른 나사(13,23,33)의 나사산은, 왼 나사(14,24,34)의 나사골이 겹치는 정도에 따라 절삭되게 된다. 이에 따라, 도 1b에서와 같이 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)의 나사산 내지 나사골의 피치(Pb)가 동일한 경우,그 나사산과 나사골이 정면에서 보아 다이아몬드형태로 나타나게 되고, 각 나사산의 남은 형태가 서로 동일하게 되어, 도 4에서와 같이 동일한 높이인 경우 제1너트(41)과 제2너트(43)의 체결력이 동일하게 될 것이다.
또, 도 1a와 도 1c에서와 같이 왼 나사(14,24,34)의 나사골의 피치(Pa,Pc)가 오른 나사(13,23,33)의 나사산의 피치의 2배인 경우, 그 나사산과 나사골이 정면에서 보아 다양한 형태로 나타나는 바와 같이 위치에 따라 서로 다른 형태로 오른 나사(13,23,33)의 나사산이 남게 되며, 도 2b, 도 3b 및 도 5에 도시된 바와 같이 제2너트(42,44)에는 암나사산 사이가 단순한 원통형으로 된다.
또한, 도 1a 내지 도 1c에서 상기 왼 나사(14,24,34)는, 상기 오른 나사(13,23,33)와 동일한 외경을 지니지만, 나사골의 깊이는 달리할 수도 있으며, 또, 도 1a와 도 1c에서 왼 나사(14,24,34)의 나사산 내지 나사골의 피치는 같지만, 리드각(L)을 달리할 수도 있다. 왼 나사(14,24,34)의 리드각(L)이 커지면, 상술한 왼 나사(14,24,34)의 나사골의 피치를 크게 한 경우와 같이 후술하는 제2너트(42,43,44)의 왼 나사(14,24,34)에의 체결력은 작아지겠지만, 오른 나사(13,23,33)의 나사산이 더 많이 남게 되어 1회전당 제2너트(42,44)의 접촉면적은 넓게 되는 한편, 동일한 회전수로 체결하기 위해서는 도 3b와 도 5에서와 같이 제2너트(42)의 높이(H1)보다 제2너트(44)의 높이(H2)를 높게 하여야 할 것이지만, 공통적으로 로크너트로 되는 제2너트는 종래의 로크너트보다 풀림방지력이 훨씬 강하게 되기 때문에 종래의 설계높이에 비해 크게 줄일 수 있게 된다.
그러나, 왼 나사(14,24,34)의 나사산(골)의 피치를 오른 나사(13,23,33)의경우보다 작게 하는 경우에는 오른 나사(13,23,33)의 나사산이 너무 많이 제거 내지 절삭되게 되어 제1너트(41)나 제2너트(42,43,44)의 체결력을 저하시키는 등 영향을 미치게 될 것이므로 바람직하지는 아니할 것이다.
이와 같이 구성되는 볼트(10,20,30)는, 제1부재(80)와 제2부재(81)를 접합,고정시키기 위해 도 2a 및 도 2b에서와 같이 제1부재(80)에 형성된 암나사공(80a,80b)에 그 암나사공(80a,80b)의 어떤 방향의 나사라도 그 나사에 체결될 수 있게 되며, 또, 도시되지는 아니하지만, 제1부재(80)에도 제2부재(81)에서와 같이 관통공이 형성되고, 도 2b 또는 도 3b에서와 유사하게 제1너트(41) 및/또는 제2너트(42)에 의해 체결될 수도 있다. 또한, 도 3a 내지 도 5에서와 같이, 모재(50)와 이음판부재(51,52)의 볼트공을 통과하여 볼트 머리와 반대측으로 돌출하는 단부에서 제1너트(41) 및/또는 제2너트(42,43,44)가 체결될 수 있다.
도 3a 내지 도 5에서는 제1너트(41)가 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)중 하나에 일방향의 회전으로 볼트(10)에 체결된 후, 도 3b, 도 4 및 도 5에서와 같이 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)중 다른 하나에 제2너트(42,43,44)가 그 나사산의 방향에 따라 동일한 방향이나 다른 일방향의 어느 방향으로도 체결될 수 있게 된다. 또, 도 2b에서와 같이 암나사공(80b)이 관통된 경우 제1부재(80)의 암나사공(80b)에 관통되게 체결된 후, 돌출된 단부에서 제2너트(42,43,44)가 체결될 수도 있다.
또, 제2너트(42,43,44)가 제1너트(41)과는 반대방향으로 체결된 경우, 체결후, 진동 등에 의해 상기 제1너트(41)이 풀림방향으로 미소량 회전하려 하더라도마찰력 등으로 제2너트(42,43,44)가 함께 회전되려고 하게 되지만, 그 제1너트(41)의 풀림방향의 회전은 제2너트(42,43,44)의 체결방향의 회전으로 되어 제2너트(42,43,44)를 더욱 체결시키게 되므로, 제1너트(41)의 풀림이 완벽하게 방지될 수 있게 된다.
위에서는 모재(50)와 모재(50)사이를 이음판부재(51,52)로 결합시키는 경우를 도시하고 설명하였지만, 모재(50)와 모재(50)를 중첩시키는 경우도 동일하게 이루어질 수 있으며, 또, 도 2a 또는 도 2b에서와 같이 제1너트(41)없이 직접 암나사공(80a,80b)에 체결되어 기계장비, 구조물 등의 제1부재(80) 및 제2부재(81)가 결합 내지 고정될 수도 있게 된다.
도 6에는 본 고안의 실시예에 따른 볼트(60)를 이용한 체결구조의 또다른 예가 개략 단면도로 도시된다. 도 6에서 너트은, 볼트(60)의 오른 나사(61)와 왼 나사(62)에 대응하게 형성되는 양 나사가 암나사로 동일한 내경상에 중첩되게 형성된 풀림방지체결너트(70)이다. 이 경우, 볼트(60)가 모재(50)와 이음판부재(51,52) 등의 숫나사부 관통공을 통과하여 볼트 머리와 반대측으로 돌출하는 볼트(60)의 나사부에서, 상기 풀림방지체결너트(70)가 체결되게 된다. 그 풀림방지체결너트(70)의 체결은, 오른 나사(61)에 체결하는 경우, 반대방향으로 회전시 왼 나사(62)에도 체결되는 위치(가압하여 체결시키는 위치도 포함)까지 오른 나사(61)의 체결방향으로 그 풀림방지체결너트(70)를 체결시킨 후, 상기 오른 나사(61)의 나사산으로부터 이탈되지 아니하는 위치내에서 체결방향과 반대방향으로 풀림방지체결너트(70)를 약간 회전하여 체결하는 것이다. 이때, 힘을 가하여 반대방향으로 체결하는 것이 더욱 체결력이 증대시킬 수 있게 되므로, 바람직하다. 이와 같이 체결됨으로써 진동 등에 의해 어느 일방향으로 풀림방지체결너트(70)가 회전하더라도 더욱 체결력이 증대되게 되므로, 풀림방지체결너트(70)만의 체결로도 그 풀림이 완전히 방지될 수 있게 된다.
상술한 볼트(10,20,30,60), 제1너트(41), 제2너트(42,43,44), 풀림방지체결너트(70)의 구성은, 상술한 구성이외에는 다양한 볼트와 나사종류, 예를 들어 스터드볼트, 둥근 머리 나사, 나사의 줄수, 나사산의 모양, 나사의 평행 내지 테이퍼 정도 등에 따라 설계범위내에서 용이하게 변경될 수 있으며, 또한, 와셔를 채용하는 경우, 비나사부 길이가 총 피체결부의 폭(W,Wb)보다 약간 길게 형성된 경우에도 제1너트(41) 및 제2너트(42,43,44)가 체결될 수 있을 뿐만 아니라, 상술한 본 고안의 기술적 사상이외에 나사에 일반적으로 적용되는 일반적인 기술들은 모두 본 고안의 범위내에서 적용되거나, 변경될 수 있을 것이다.
또, 가공오차 등으로 인하여 발생할 수 있는 양 제1너트(41)와 제2너트(42,43,44)사이의 접촉면의 불완전한 접촉을 방지하고, 확실한 접합을 보장하기 위해 중간에 다양한 형상의 와셔가 삽입될 수도 있으며, 도 7a 및 도 7b에서와 같이 접촉면에 요철(47)이 형성됨으로써 제1너트(41)와 제2너트(42,43,44)의 접촉면에서의 접합 내지 체결을 더욱 보장할 수도 있을 것이다. 그 요철은, 도 7에서는 원주방향으로 형성되고, 방사상으로 직선으로 나타나게 되어 내측으로 갈수록 폭이 좁게 형성되지만, 요철의 형성은 이에 한정됨이 없이 제1너트(41), 제2너트(42,43,44)의 체결시 서로 물리도록 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 볼트의 구조와 그 작용에 의하면, 동일한 외경에 오른 나사(13,23,33)와 왼 나사(14,24,34)가 중첩되게 형성되므로, 어떤 방향의 암나사에도 체결될 수 있으며, 또한, 풀림방지를 위한 경우, 볼트의 제작이 용이하고, 체결조립이 용이함과 동시에, 너트의 풀림이 완벽하게 방지될 수 있게 되는 등의 효과가 있다.
또, 볼트(60)와 풀림방지체결너트(70)에 의한 볼트너트의 체결구조와 그 작용에 의하면, 더욱 너트 하나만으로도 풀림을 방지하여 체결할 수 있고, 이에 따라 볼트(60)의 나사부의 길이를 작게 할 수 있어 더욱 공간을 적게 차지하고 가공이 간편해지는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 암나사공이나 너트에 체결하기 위한 나사산이 형성된 숫나사부(11,21,31)를 지니는 볼트에 있어서,
    암나사공이나 너트의 암나사가 왼 나사와 오른 나사의 어느 방향의 나사이거나 상기 볼트를 상대적으로 왼쪽 방향과 오른쪽 방향중 한 방향으로 회전시켜 체결할 수 있도록 상기 숫나사부(11,21,31)에 왼 나사(14,24,34)와 오른 나사(13,23,33)가 동일한 외경상에 중첩되게 형성된 것을 특징으로 하는 볼트의 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 숫나사부(11,21,31)에 체결되는 너트의 풀림을 방지하기 위해 2개의 너트를 체결하는 경우, 그 2개의 너트의 나사의 방향을 서로 반대로 체결할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 볼트의 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 오른 나사(13,23,33)를 체결나사로 하는 경우, 상기 오른 나사(13,23,33)의 나사산 내지 나사골의 피치 및 리드각이, 상기 왼 나사(14,24,34)의 피치보다 동일하거나 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼트의 구조.
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