KR20040017788A - 자력 죔 나사산이 형성된 나사 - Google Patents

Abstract

전조 가공된 자력 죔 나사산이 형성된 나사로서, 상기 나사는, 나사의 연장선을 따라서 다수의 위치에서 나사산이 정상 나사산 단면에 대해서 변형되고, 나사산 외경은 제한 나사부의 반경 방향 압축에 의해 감소되고, 나사산의 횡단면 면적은 변형되지 않은 나사산의 횡단면 면적과 동일하게 되도록 구성된다. 나사산 측면의 경사를 유지하면서 나사산의 횡단면이 외부 영역에서 대칭되게 확장되고, 확장된 나사산 횡단면으로부터 축소된 나사산 횡단면까지의 전이부가 각각의 나사산 측면의 대략 중앙에 놓이고, 제한 나사부가 나사산 선회부(thread turn) 하나 당 2개 부분 위에서 연장하게 하되 2개의 대칭되게 대향된 제한 나사부 각각은 하나의 나사산 선회부의 길이의 약 1/6인 길이로 형성된다.

Description

자력 죔 나사산이 형성된 나사{SCREW PROVIDED WITH SELF-LOCKING THREAD}

본 발명은 전조 가공된 자력 죔 나사산(self-locking thread)을 갖춘 나사에 관한 것으로, 나사의 연장선을 따라서 다수의 위치에서 나사산이 정상 나사산 단면에 대하여 변형되고, 나사산 외경은 제한 나사부의 반경 방향 압축에 의해 감소되고, 그 변형된 나사산의 횡단면 면적이 변형되지 않은 나사산의 횡단면 면적과 실질적으로 동일하게 하여 구성된 나사에 관한 것이다.

자력 죔 나사산을 갖춘 나사는 여러 형태로 공지되어 있다. 일례로, 수나사의 선회부는, 암나사에 대해 특별한 마찰이 발생될 수 있도록 하기 위하여, 축선 방향에서 헤드 단부로부터 나사 뿌리에 대해서 원형으로 휘어져 있다(독일 특허 공개 제2062342호). 독일 특허 공개 제2257112호는 소위 "리브"라고 칭하는, 암나사의 선회부의 변형에 대하여 개시하고 있는데, 그 리브는 하나의 나사산 선회부의 일부분 위에서만 연장된다. 독일 특허 제1575259호에 개시된 자력 죔 나사산의 경우에 있어서는, 측면 각이 직선형 측면의 경우에서의 나사산 선회부마다 나사 뿌리에 대해서 원형으로 변화한다. 독일 특허 제1750206호에서 설명된 바와 같이, 나사산의 체결 영역의 윤곽 두께를 나사 뿌리에 대해서 원형으로 증가시키는 것이 이미 제안되어 있다. 독일 특허 제1500981호에 따른 제안도 위와 동일한 방면에서의 경향을 띄고 있는데, 이 특허에 따르면 외경이 감소되어 있는 확대된 중심 직경용으로 나사산의 체결 부위가 제공된다.

끝으로, 독일 특허 제3743010호에 대하여 설명한다. 이 특허에 따르면, 암나사의 경우에 체결 영역이 다수의 나사산 선회부 위에 형성되고, 체결 영역에서는 나사 마루가 반경 방향 내측으로 가압되고, 그 나사 마루의 영역에는 횡단면에서 보았을 때에 직사각형인 형상이 존재하고, 이에 의해 나사산의 전체 체적이 유지된다.

지금까지 알려져 있는 자력 죔 나사산(self-locking thread)을 갖춘 나사에 있어서는, 체결부의 형상으로 인하여, 나사가 암나사나 혹은 체결부의 나사에 나사 체결될 때에 상당한 범위까지 발생하게 되는 소성 변형을 받아들일 수 있어야 하고, 이로 인하여 나사 또는 암나사용의 재료가 강성인 경우에는 특히 어려움이 야기된다. 따라서, 본 발명의 목적은, 체결 목적의 기능을 하는 제한 나사부가 암나사의 나사산 및/또는 나사의 나사산을 아주 약간만 변형되게 하면서도 제 기능을 행할 수 있도록 하며, 또한 충분히 높은 추가의 회전 모멘트를 발생시키는 데 소요되는 저항력이 나사의 나사산과 암나사의 나사산 사이의 최대 면적의 접촉을 통해서 달성될 수 있도록 한, 자력 죔 나사산을 갖춘 나사를 설계하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 나사산의 측면(flank)의 경사를 유지하면서도 나사산의 단면이 외부 영역에서는 대칭되게 확장되고 인접하는 내부 영역에서는 축소되며, 확장된 나사산 단면부로부터 축소된 나사산 단면부까지의 전이부는 각 나사산 측면의 대략 중앙에 놓이며, 하나의 나사산 선회부의 길이의 약 1/6이 되는 길이를 갖는 2개의 대칭되게 대향된 나사산 부분이 형성될 수 있도록 나사산 선회부 하나 당 2개 부분 위에 제한 나사부를 형성시킨 구성에 의해 달성된다.

도 1은 3개의 나사산 선회부에 제한 나사부가 형성되어 있는 나사의 측면도.

도 2는 도 1의 선 II-II를 따라서 도시한 단면도.

도 3은 도 1에 따른 나사의 나사산 선회부를 관통하여 도시한 확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2: 나사 섕크

3: 나사산

4: 나사 시작부

5, 6, 7: 나사산 선회부

8, 9, 10, 11, 12: 제한 나사부

13: 나사 중심

15, 16: 전이부

제한 나사부의 각 영역에서의 나사산 선회부의 압축과 그에 따른 나사산의 외경의 감소가 의미하는 바는, 나사 전조 가공 중에 나사산의 외부 영역에 나사산 단면을 확장시키는 데 활용할 수 있는 소요 재료가 형성되고, 이어서 그 재료는 이와 관련하여 특히 유효한 영역에, 즉 나사산 선회부의 외부 영역으로서 나사를 추가로 회전시키는 데 따른 최대 저항력이 비교적 큰 직경의 존재로 인하여 특히 커지게 되는 영역에, 상기한 바와 같은 큰 면적 접촉에 특히 효과적으로 기여하게 된다. 소정의 체결 효과를 높은 수준으로 얻기 위해서는, 나사산 횡단면은 나사 또는 암나사의 나사용 재료의 강도에 따라서 비교적 작게 증가하여야만 하며, 이렇게 되면, 제한 나사부 또는 암나사의 대향 부분의 영역에서의 변형과 관련하여 볼 때 아주 작은 변형만이 얻어질 수 있게 되어서, 소정의 체결성이 보장될 수 있게 된다. 따라서, 이상에서 설명한 바와 같은 구성에 의하면, 나사의 전조 가공을 고려할 때에, 비교적 작은 작용력으로도 추가의 회전에 대한 체결도가 커지게 되는데, 이는 다시 말해 나사가 높은 추가 회전 모멘트를 갖게 된다는 것을 의미한다.

나사의 추가 회전 모멘트가 소망하는 대로 작용하도록 하기 위해, 제한 나사부가 나사 상의 이격된 다수의 위치에 마련되도록 하며 나사의 시작 영역에는 제한 나사부가 없도록 하여서 나사를 설계하는 것이 바람직하다. 후자의 설계 구성에 의하면, 초기에는 나사가 암나사 안으로 저항 없이 진입할 수 있게 되고, 그 결과 나사는 그 진입에 이어서 안내되고 그리고 나서야 나사의 체결을 위한 제한 나사부가 도달하게 된다. 이와 같은 제한 나사부의 수가 많으면 많을수록 나사 상에 가해지는 추가의 회전 모멘트도 그에 따라 커지게 된다.

바람직하기로는, 다수의 제한 나사부가 구비된 나사산 선회부들이 서로 바로 인접하여서 마련되는 것이 좋고, 그 결과 이 경우에서는 추가의 회전 모멘트가 그에 상응하여 신속하게 증가한다.

다수의 제한 나사부들이 구비된 인접하는 나사산 선회부의 경우에서, 제한 나사부들은 서로에 대해서 나사산 선회부마다 90°어긋나는 것이 바람직하고, 그 결과 암나사 상의 가압력이 어긋나게 되는데, 다시 말해 각도와 관련한 동일 위치, 즉 대향된 위치에서의 암나사 상으로의 가압을 피할 수 있다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되었다.

도 1에 도시된 나사는, 나사 머리(도시되지 않음)는 제외하고, 나사 시작부(4)로부터 멀리 연장되는 나사산(3)이 연속하여 마련되어 있는 나사 섕크(screw shank)(2)를 포함한다. 나사산(3)의 전방 절반부에는 나사산 선회부(thread turn)(5, 6, 7)가 도시되어 있는데, 이들 나사산 선회부 각각에는 제한 나사부(11, 12), 제한 나사부(10), 및 제한 나사부(8, 9)가 마련된다. 상기 제한 나사부들의 특별한 구성에 대해서는 도 3을 참고하여 상세하게 설명한다.

제한 나사부(8, 9, 10, 11, 12)는 나사가 암나사에 체결될 때에 나사에 소정의 자력 죔 효과를 제공하는 역할을 하는데, 이를 위해 제한 나사부는 특별한 형상으로 구성된다. 제한 나사부의 구성은, 기타 다른 여러 가지 것들 중에서도, 제한 나사부(8, 9, 10, 11, 12)의 영역에 있어서의 나사의 외경이 반경 방향 압축에 의해 감소된다는 것에 특징이 있다. 또 다른 특별한 구성 상의 특징에 대해서는 도 3과 관련하여서 보다 상세하게 설명한다. 나사 시작부(4)에 인접한 나사산(3)의 영역에는 제한 나사부가 없고, 그 결과 이 영역 위에서는 나사가 아무런 문제없이 암나사 안으로 박혀들어 갈 수 있게 되고, 그에 따라 추가로 더 박혀 들어가게 하는 소정의 안내가 이루어진다.

도 2는 도 1의 선 II-II를 따라서 도시한 단면도로서, 음영선 부분은 나사 중심(13)을 나타내고, 음영선 둘레에는 나사산 선회부(6)가 연장되고, 나사산 선회부 상에는 2개의 제한 나사부(10, 10a)가 위치된다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 제한 나사부(10, 10a) 영역에서의 나사의 외경은 나사산 선회부(6) 영역에서의 나사 외경(14)에 비하여 감소되어 있다. 제한 나사부(10, 10a) 영역에 도시된 선은 전이부(15, 16)를 나타내는 것으로, 그 전이부에 대해서는 도 3과 관련하여 이하에서 보다 자세하게 설명한다. 제한 나사부(10, 10a) 영역은 그 각각이 전체 나사산 선회부의 약 1/6에 걸쳐서 연장되는데, 본 실시예에서는 60°에 걸쳐서 연장된다.

도 3은 도 1에 따른 나사산 선회부(5, 17)를 관통한 횡단면을 도시하는 단면도이다. 나사산 선회부(17)는 나사의 외경의 최대 높이(18)만큼 연장되고, 그 나사산 선회부의 2개 측면(19, 20)은 나사 중심(13)에 대해서 대칭되게 직선으로 연장된다. 나사산 선회부(5)는 외경(18)에 비해서 감소된 외경(21)을 가지며, 이 감소된 외경(21)은 나사산 선회부(5)를 압축함으로써 얻어지게 된다. 이러한 압축의 결과, 나사산 선회부(17)에 속하는 나사 측면(19)의 경사는 유지되면서 나사 측면들이 외부 영역(22, 23)에서 확장되는데, 나사산 선회부(5)의 나사산 측면(19, 20)은 쇄선(19', 20')으로 도시되었다. 나사산 선회부(5)의 하부 영역에서, 측면(24, 25)은 쇄선(19', 20')에 대하여 안쪽으로 어긋나 있고, 이에 따라 나사 횡단면은 감소되어 있다. 외부 영역(22, 23)으로부터 내부 영역(24, 25)으로의 전이부는 도면 부호 26 및 27로 나타내었다. 물론 상기 전이부(26, 27)는 나사산이 작으면 작을 수록 특히 짧아진다. 상기 전이부(26, 27)는 도 2에서는 선(15, 16)으로 도시되어 있다. 전이부(26, 27)는 나사산 선회부(5)의 거의 중심에 놓이도록 위치된다. 압축에도 불구하고, 압축된 나사산 선회부(5)의 나사부 면적은 나사산 선회부(17)의 면적과 동일하게 유지된다.

본 발명에 따른 자력 죔 나사산을 갖춘 나사에 의하면, 체결 목적의 기능을 하는 제한 나사부가 암나사의 나사산 및/또는 나사의 나사산을 아주 약간만 변형시키면서도 제 기능을 행할 수 있으며 충분히 높은 추가의 회전 모멘트를 발생시키는 데 소요되는 저항력이 나사의 나사산과 암나사의 나사산 사이의 최대 면적 접촉을 통해서 달성될 수 있다.

Claims (4)

1. 전조 가공된 자력 죔 나사산(3)이 형성된 나사로서, 나사의 연장선을 따라서 다수의 위치에서 나사산(3)이 정상 나사산 단면에 대해서 변형되고, 나사산 외경(21)은 제한 나사부(8 내지 12)의 반경 방향 압축에 의해 감소되고, 나사산의 횡단면 면적은 변형되지 않은 나사산(3)의 횡단면 면적과 동일하게 되도록 구성된, 자력 죔 나사산(3)이 형성된 나사에 있어서,

   나사산 측면(19, 20)의 경사를 유지하면서 나사산의 횡단면이 외부 영역(22, 23)에서 대칭되게 확장되고, 확장된 나사산 횡단면으로부터 축소된 나사산 횡단면까지의 전이부(26, 27)가 각각의 나사산 측면의 대략 중앙에 놓이고, 제한 나사부(8 내지 12)가 나사산 선회부(5, 6, 7) 하나 당 2개 부분 위에서 연장하게 하되 2개의 대칭되게 대향된 상기 제한 나사부(8 내지 12) 각각은 하나의 나사산 선회부(5, 6, 7)의 길이의 약 1/6인 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 자력 죔 나사산이 형성된 나사.
2. 제1항에 있어서, 제한 나사부(8 내지 12)가 나사 상의 이격된 다수의 위치에 형성되고, 나사산 시작부(4)의 영역에는 제한 나사부가 없는 것을 특징으로 하는 자력 죔 나사산이 형성된 나사.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제한 나사부(8 내지 12)가 형성된 나사산 선회부(5, 6, 7)들 서로가 바로 인접하여 있는 것을 특징으로 하는 자력 죔 나사산이 형성된 나사.
4. 제3항에 있어서, 제한 나사부(8 내지 12)가 형성된 나사산 선회부(5, 6, 7)들이 인접하여 있는 경우, 제한 나사부들은 나사산 선회부마다 서로에 대해서 90°만큼 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 자력 죔 나사산이 형성된 나사.