KR200421128Y1 - 초강력파워너트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 간단한 구성으로 강력한 체결 내지 풀림 토크가 발생할 수 있고, 제조도 간단한 초강력파워너트를 제공한다. 그 초강력파워너트는, 볼트 등의 숫나사에 맞물리도록 몸체(11)내에 암나사부가 형성되는 너트에 있어서, 하부몸체부(11a)와 상부몸체부(11b)로 상기 몸체(11)의 일부분을 분리시키는 절개부(15)를 형성하고, 그 절개부(15)를 더욱 벌어지게 하여 그 상부몸체부(11b)와 하부몸체부(11a)를 상대적으로 소성변형시킴으로써 그 상부몸체부(11b)와 하부몸체부(11a)에 형성된 암나사부인 하부암나사부(21)와 상부암나사부(22)를 상대적으로 변형시키며, 상기 절개부(15)에 메꿈부재(70)를 삽입시켜 구성함으로써, 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)중 어느 하나의 암나사에의 숫나사의 체결시 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)사이의 상대적 소성변형량의 탄성변형과 메꿈부재(70)의 탄성변형에 의해 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)의 다른 하나의 암나사로의 체결시 그 다른 하나의 암나사가 상기 어느 하나의 암나사와 동일하게 변형됨으로써 그 변형량에 따라 체결토크가 증대되는 것을 특징으로 한다.

강력토크, 너트, 상부암나사부, 하부암나사부, 절개부, 메꿈부재

Description

초강력파워너트{power nut with super strength}

도 1은 본 고안의 초강력파워너트의 일실시예에 따른 구조의 사시도이다.

도 2a는 도 1의 정면도이고, 도 2b는 단면도이다.

도 3a 내지 도 5는 본 고안의 초강력파워너트를 제조하기 위한 방법의 일예에 따른 과정을 설명하기 위한 정면도이다.

도 6은 도 1의 초강력파워너트의 체결시 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 초강력파워너트 11: 몸체

11a: 하부몸체부 11b: 상부몸체부

11c: 라운드부 13,14: 응력집중방지공

15: 절개부 21: 하부암나사부

22: 상부암나사부 30: 변형공구

50: 볼트 51: 숫나사

70: 메꿈부재(초강력탄성부재)

본 고안은, 간단한 구성으로 강력한 체결 내지 풀림 토크가 발생할 수 있고, 제조도 간단한 초강력파워너트에 관한 것이다.

종래, 풀림 내지 이완을 방지하기 위하여 체결너트에 로크너트를 추가하여 체결하거나, 로크핀의 삽입공을 지니는 구조의 너트 등이 개발되어 있다. 즉, 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, 볼트의 나사부의 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, 가공 내지 제조와 체결조립이 용이할 뿐만 아니라, 풀림방지강도가 강하여 풀림방지가 완벽하게 이루어질 수 있도록 체결너트용 나사가 체결되는 체결너트용 나사와 풀림방지너트가 체결너트와 반대방향으로 나사체결되는 풀림방지너트용 반대방향나사가 동일한 외경상에 중첩하여 형성된 것도 있지만, 여전히 그 가공방법이 어려울 뿐만 아니라, 볼트의 체결길이가 정확하지 아니한 때에는 사용하지 못하게 되거나, 지나치게 약한 볼트로 되는 등의 문제가 있으며, 이러한 문제를 덜기 위해 나사부의 길이를 길게 하여야 하는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 이러한 문제를 해결할 뿐만 아니라, 간단한 구성으로 강력한 체결 내지 풀림 토크가 발생할 수 있어 완벽하게 풀림을 방지할 수 있고, 제조도 간단한 초강력파워너트 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 초강력파워너트는, 볼트 등의 숫나사에 맞물리도록 몸체내에 암나사부가 형성되는 너트에 있어서, 하부몸체부와 상부몸체부로 상기 몸체의 일부분을 분리시키는 절개부를 형성하고, 그 절개부를 더욱 벌어지게 하여 그 상부몸체부와 하부몸체부를 상대적으로 소성변형시킴으로써 그 상부몸체부와 하부몸체부에 형성된 암나사부인 하부암나사부와 상부암나사부를 상대적으로 변형시키며, 상기 절개부에 메꿈부재를 삽입시켜 구성함으 로써, 상기 상부암나사부와 하부암나사부중 어느 하나의 암나사에의 숫나사의 체결시 상기 상부암나사부와 하부암나사부사이의 상대적 소성변형량의 탄성변형과 메꿈부재의 탄성변형에 의해 상기 상부암나사부와 하부암나사부의 다른 하나의 암나사로의 체결시 그 다른 하나의 암나사가 상기 어느 하나의 암나사와 동일하게 변형됨으로써 그 변형량에 따라 체결토크가 증대되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 상부암나사부와 하부암나사부사이의 상대적 변형 각도에 따라 숫나사 체결시 장력이 발생되며, 체결토크가 증가되게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예(들)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 고안의 초강력파워너트(10)의 일실시예에 따른 구조의 사시도가 도시되고, 도 2a 및 도 2b에는 도 1의 정면도 및 단면도가 도시된다.

도 1 내지 도 2b에서, 볼트 등의 숫나사에 맞물리도록 몸체(11)내에 암나사부가 형성되며, 본 고안에 따라 몸체(11)에 절개부(15)가 형성되어 그 몸체(11)가 상부몸체부(11b)와 하부몸체부(11a)로 구분되며 암나사부(21)도 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)로 구분된다. 즉, 초강력파워너트(10)의 몸체(11)의 일부에 절개부(15)가 형성되고, 그 절개부(15)의 일측, 즉, 도면상 하측은 상기 하부암나사부(21)를 지니는 하부몸체부(11a)로 구분되고, 그 절개부(15)의 다른 일측, 즉 상측은 상부몸체부(11b)로 구분된다.

하부암나사부(21)는, 통상적으로, 도 2b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 볼트(50)의 숫나사(51)가 정상적으로 체결되도록 그 숫나사(51)에 대응되게 형성되지 만, 상부암나사부(22)는 하부암나사부(21)에의 체결후, 숫나사(51)에 정상적으로는 체결되지 아니하도록 그 하부암나사부(21)에 대해 상대적으로 변형되어 구성된다.

즉, 도 6에서 숫나사(51)의 체결시 그 상부암나사부(22)의 탄성변형에 의해 실선으로 도시된 바와 같이 화살표 X 방향으로 탄성적으로 변형되어 하부암나사부(21)와 동일한 축상으로 상부암나사부(22)의 암나사들이 정렬되는 상태에서 체결되도록 상부암나사부(22)는 도 6에서 이점쇄선으로 도시된 상태(도 2b의 상태)로 변형되어 형성된다. 따라서, 체결이나 해체시 강력한 토크를 요구하게 되므로, 체결토크도 커야 하지만, 풀림토크도 커야 하므로, 간단한 구성으로 초강력파워너트(10)의 풀림을 방지시킬 수 있게 된다.

또, 그 하부암나사부(21)와 상부암나사부(22)는, 숫나사가 하부암나사부(21)와 상부암나사부(22)중 하나인 하부암나사부(21)에 체결된 후, 탄성변형에 의해 상부암나사부(22)에도 연속하여 체결될 수 있도록 연결되는 상태로 형성된다.

상술한 상부암나사부(22)의 상대적 변형은, 상기 몸체(11)에의 암나사부 형성후, 일예로서 도 5에 도시된 바와 같이 변형공구(51)로 그 상부몸체부(11b)를 외측, 즉 상향으로 펀칭하여 소성변형을 가함으로써 하부암나사부(21)로부터 경사각(a) 만큼 이루어질 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 초강력파워너트는, 상부몸체부(11b)가 변형된 후 경사각(a) 만큼 더 벌어진 절개부(15)에 삽입되는 메꿈부재(70)를 포함하여 구성된다. 그 메꿈부재(70)는, 기본적인 기능인 탄성변형측면, 즉 체결 내지 풀림 강도면에서는 절개부(15)의 일부에만 삽입되어 형성될 수도 있으며, 절개부(15)를 실링하기 위해서 는 전체에 걸쳐 삽입되도록 형성될 수도 있다. 그 재질로는 합성수지, 금속, 비금속 등으로서 어느 정도 탄성을 지니는 것이라면, 특히 제한이 없지만, 삽입성 내지 충진성과 실링성을 위하여서는 나이론, 우레탄, 테프론테이프 등의 합성수지나, 알루미늄, 신주 등의 금속이 바람직하다. 통상, 제조면에서는 몸체(11)보다 낮은 온도에서 유동성을 지녀 충진 내지 압입될 수 있거나, 단조와 같은 가압 등에 의한 소성변형에 의해 절개부(15)에 압입될 수 있는 재질인 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 형성된 메꿈부재(70)에 의해서도, 도 6에 도시된 바와 같이 암나사부가 숫나사(51)에 체결되는 때에 즉, 하부암나사부(21)가 체결되고 상부암나사부(22)가 체결되는 때에 상부몸체부(11b)의 탄성변형과 함께 메꿈부재(70)도 탄성 압축변형이 일어나게 되어 체결이나 해체시 더욱 강력한 토크를 요구하게 되므로, 체결토크와 함께 풀림토크도 훨씬 크게 된다. 이에 따라, 체결이 이루어진 때, 간단한 구성으로 초강력파워너트(10)의 풀림을 완벽하게 방지시킬 수 있게 된다.

상기 절개부(15)의 내측단부에 각각 천공 등에 의해 형성되는 응력집중방지공(13,14)을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 응력집중방지공(13,14)을 구비함으로써 초강력파워너트(10)의 소성변형시의 작용응력, 열처리시의 열처리응력이나 숫나사에의 체결시 작용하는 탄성응력 등이 집중하는 것을 방지하여 크랙의 발생을 방지하고, 나아가, 숫나사에의 체결시 작용하는 탄성변형의 기점으로 작용하여 소정의 높은 토크하에서도 원활하게 체결될 수 있도록 하게 된다. 따라서, 그 응력집중방지공(13,14)의 직경(D)은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 절개부(15)의 틈 새(d)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 응력집중방지공(13,14)이 형성된 경우, 메꿈부재(70)도 그 응력집중방지공(13,14)까지 메꿔지는 것이 너트의 체결력이나 풀림힘의 증대와 실링을 위해 바람직하다.

절개부(15)의 틈새(d)는 통상 절단을 위한 카터의 두께가 될 것이지만, 유효나사산 면적을 넓게 하기 위해서는 틈새(d)가 작은 것이 바람직할 것이다. 또, 절개부(15)에 삽입 내지 충진되는 메꿈부재(70)의 형상이나 재질에 따라서 틈새(d)가 다양하게 변화될 수도 있다.

또, 하부암나사부(21)가 형성되는 하부몸체부(11a)는, 소정의 체결력을 위해서는 재질이나 열처리 조건 등 종래의 너트설계 및 제조조건과 함께 그 유효체결높이(h1)가 설정되어야 하며, 상부몸체부(11b)의 탄성변형높이(h2)도 풀림방지를 위해 요구되는 토크를 고려하여 설정되어야 하지만, 최대한 너트의 높이를 작게 하면서도 유효나사부를 최대한 확보하기 위해서는 실시예로 도면에 도시된 바와 같이 상기 절개부(15)가 경사각(A)으로 상부측으로, 즉 라운드부(11c) 측으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 도시된 바와 같이 너트의 상단부에 라운드부(11c)가 형성되는 경우, 상기 변형량에 따른 체결토크가 급격히 저하되는 것을 방지시키도록 절개부(15)의 외측단부가 그 라운드부(11c)에 적어도 접하는 정도까지 경사지는 것이 바람직하다. 그 이상의 경사각에서는 라운드부(11c)가 절삭되는 구조로 되어 같은 높이의 너트에서 상부몸체부(11b)의 파손을 고려할 경우, 풀림방지 토크가 저하되게 될 것이다.

또한, 소성변형되는 상부암나사부(22)의 경사각(a)이 클수록 체결시 탄성변 형량이 크게 되어 그 탄성변형에 의한 체결 내지 풀림방지 토크도 증대되게 되지만, 재질이나 열처리 등에 의해 탄성변형율의 제한으로 최대 경사각(a)이 일정한 값이하로 정해지게 된다.

도 3a 내지 도 5에는 본 고안의 초강력파워너트의 제조방법의 일실시예에 따른 과정이 설명된다. 먼저, 초강력파워너트(10)의 몸체(11)가 형성되고, 응력집중방지공(13,14)의 형성시 그 드릴링하고, 절개부가 형성된 뒤, 암나사부가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게 응력집중방지공(13,14)을 설치한 경우에는 응력집중방지공(13,14)을 형성한 후, 절개부(15)를 형성하는 것이 바람직하다. 일예로서 응력집중방지공(13,14)을 천공한 후, 절삭톱날로 절삭함으로써 절개부(15)의 절삭작업이 용이하게 이루어질 수 있을 것이다. 그 응력집중방지공(13,14)은, 도 3a 및 도 3b에서 그 제조를 용이하게 하도록 육각너트의 경우, 절개되지 아니하는 일면의 양측의 면의 중앙에서 천공되어 형성되며, 그 응력집중방지공(13,14)까지 절개부(15)가 형성되게 되지만, 본 고안이 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 절개부(15)와 암나사부를 형성한 후, 그 절개부(15)의 어느 일측의 몸체, 즉, 상부몸체부(11b)에 도 5에 도시된 바와 같이 변형공구(50)를 작용시켜 소성변형을 가함으로써 상부몸체부(11b)가 실선으로 도시된 구조로부터 이점쇄선으로 도시된 구조로 소성변형됨과 동시에 내부의 암나사부도 그 상부몸체부(11b) 부분에서만 상부암나사부(22)가 하부암나사부(21)에 대해 상대적으로 소성변형된 암나사를 형성하게 된다.

그 뒤, 필요에 따라 열처리를 함으로써 더욱 탄성강도가 크게 되어 더욱 강 력한 토크의 초강력파워너트(10)로 된다. 예를 들어, 직경 12mm, 재질 S45C의 나사의 경우, 열처리전에 일정한 렌치에 150Kgf전후의 힘을 작용하여 체결 내지 해체시켰던 초강력파워너트(10)를 열처리후에는 300-400Kgf의 힘을 가하여 체결 내지 해체시켰으므로, 열처리에 의해 더욱 큰 체결 내지 풀림방지 토크가 얻어졌다.

그 다음, 메꿈부재(70)를 벌어진 절개부(15)에 충진시킴으로써 위의 체결 내지 풀림 강도보다 훨씬 강한 힘(위의 예에서 800-900Kgf)에 의해서 초강력파워너트(10)가 체결 내지 해체될 수 있게 된다.

그 작용에 대해 이미 설명한 바와 같이, 도 6에 도시된 바와 같이, 하부암나사부(21)에서는 볼트(50)의 숫나사(51)가 정상적으로 체결되다가, 상부암나사부(22)에 이르러서는 상부몸체부(11b)를 상부암나사부(22)와 함께 이점쇄선으로 도시된 상태로부터 실선의 상태로 화살표 X 방향으로 탄성적으로 변형시켜 체결되게 된다. 따라서, 상부몸체부(11b)의 탄성변형시 요구되는 토크만큼 체결이나 해체시 강력한 토크를 요구하게 되므로, 체결토크도 커야 하지만, 풀림토크도 크게 되어 간단한 구성으로 초강력파워너트(10)의 풀림을 방지시킬 수 있게 된다.

또, 메꿈부재(70)는, 도 6의 상세도로 도시된 바와 같이 압축변형이 일어나게 되어 이 압축변형을 위한 힘만큼 체결력이 더 증대되게 되어, 풀림도 더욱 완벽하게 방지되게 되며, 나아가, 절개부(15) 및 응력집중방지공(13,14) 전체에 결쳐 충진되는 경우, 실링성도 보유하게 되며, 메꿈부재(70)에 의해 절개부(15)과 응력집중방지공(13,14)이 외부에서 보이지 아니하게 되어 외관상 미려할 뿐만 아니라, 여타의 물체가 걸리는 것이 방지되어 안전성도 도모할 수 있게 된다. 나아가, 몸 체(11)와 일체로 그 외면을 도금 등에 의해 일반 너트와 같이 더욱 외관을 미려하게 할 수도 있다.

위에서는 경사진 절개부(15)를 통해 상부암나사부(22)가 형성된 실시예가 설명되고 도시되지만, 본 고안은, 이에 한정됨이 없이 다양하게 구성될 수 있으며, 절개부(15)나 메꿈부재(70)의 구성도 다양하게 구성될 수 있다.

절개부(15)의 내측 단부는, 도면에서는 탄성작용을 원활하게 하고 응력집중방지공(13,14)의 제조가 용이하게 이루어질 수 있도록 도면의 실시예에서는 절개되지 아니하는 육각너트의 일면의 양측면 중앙까지 형성되지만, 절개부(15)의 내측단부 내지 응력집중방지공(13,14)의 위치도 이에 한정됨이 없이 다양한 위치로 형성될 수 있다. 또, 도면에서는 육각너트를 예를 들고 있지만, 이에 한정됨이 없이 본 고안을 적용시킬 수 있는 한, 어떠한 너트의 구조와 형상에도 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 초강력파워너트 및 그 제조방법의 구성과 작용에 의하면, 간단한 구성으로 강력한 체결 내지 풀림 토크가 발생할 수 있고, 제조도 간단한 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 볼트 등의 숫나사에 맞물리도록 몸체(11)내에 암나사부가 형성되는 너트에 있어서,

   하부몸체부(11a)와 상부몸체부(11b)로 상기 몸체(11)의 일부분을 분리시키는 절개부(15)를 형성하고, 그 절개부(15)를 더욱 벌어지게 하여 그 상부몸체부(11b)와 하부몸체부(11a)를 상대적으로 소성변형시킴으로써 그 상부몸체부(11b)와 하부몸체부(11a)에 형성된 암나사부인 하부암나사부(21)와 상부암나사부(22)를 상대적으로 변형시키며, 상기 절개부(15)에 메꿈부재(70)를 삽입시켜 구성함으로써, 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)중 어느 하나의 암나사에의 숫나사의 체결시 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)사이의 상대적 소성변형량의 탄성변형과 메꿈부재(70)의 탄성변형에 의해 상기 상부암나사부(22)와 하부암나사부(21)사이의 상대적 변형 각도에 따라 숫나사 체결시 장력이 발생되며, 체결토크가 증가되는 것을 특징으로 하는 초강력파워너트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상기 절개부(15)의 내측단부에 응력집중방지공(13,14)이 형성되고, 상기 절개부(15)는 체결나사부를 최대한 확보하도록 상부측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 초강력파워너트.

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