KR20060107814A - Ｕ-볼트 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 단부와 만곡된 부분을 가지는 샤프트, 나사산 표면을 각각 가지는 단부, 단부들 사이에 위치된 만곡된 부분, 트라이로불라 형태를 가지는 단부의 적어도 일부분 및 단부 사이의 거리가 단부의 길이보다 짧도록 구성된 만곡된 부분을 포함하는 U-볼트에 관한 것이며, 만곡된 부분은 단부들 사이의 거리가 단부의 길이보다 짧게 형성된다.

Description

Ｕ-볼트 조립체{U-BOLT ASSEMBLY}

본 발명은 2001년 8월 20일 제출된, 특허 출원 번호 제 09/933,312호의 일부 계속출원이며, 2003년 5월 5일 제출된 패스너 조립체라는 명칭의 출원 번호 제 10/430,790호의 일부 계속 출원이다.

본 발명은 U-볼트 조립체에 관한 것으로, 특히 하나 또는 그 이상의 요소를 클램프 고정하고, 고정하며 또는 밀봉하는데 사용하는 U-볼트 조립체에 관한 것이다.

U-볼트는 2개의 요소들 사이에 연결된 영역을 밀봉하거나 또는 하나 또는 그 이상의 요소를 지지하거나 고정하며, 하나 또는 그 이상의 요소를 클램프 고정(clamping)하는 것을 포함하는 다양한 분야에 사용되어진다. 일반적으로 U-볼트는 복수의 너트와 크로스 부재와 조합되어 이용되어진다.

일반적인 분야(application)에 있어서, 한 쌍의 너트는 U-볼트 상에 제공된 한 쌍의 나사산 단부로 나사 고정된다. 너트가 단부 상으로 나사 고정됨에 따라, U-볼트 상에서 만곡된 부분의 방향으로 크로스 부재에 힘이 가해진다. 너트는 단부 상의 원하는 위치에 도달될 때까지 단부 상으로 나사 고정되고, 크로스 부재는 만곡된 부분으로부터 원하는 거리에 위치된다. 이와 같은 방법에 있어서, 너트는 U-볼트와 크로스 부재가 이들 사이에 위치된 하나 또는 그 이상의 요소를 클램프 고정하거나 또는 이들 사이에 위치된 하나 또는 그 이상의 요소를 고정하도록 나사 고정될 수 있다.

예를 들어 차량의 배기 시스템과 같은 특정 분야에 있어서, 배기 가스용 유체 통로를 형성하기 위하여 서로 연결되어지는 다양한 형태와 길이의 몇몇 배기 도관, 튜브, 호수 또는 파이프가 존재한다. 클램프 고정, 지지, 또는 고정되어지는 것과는 추가적으로, 연결된 영역은 실질적으로 누수 방지(leak-proof) 및 기계적으로 고정 조인트가 제공되는 것이 중요하다. 이와 같은 분야에 있어서, 크로스 부재는 U-볼트 상에서 대응하는 오목하게 만곡된 부분과 상반되는 볼록한 부분이 제공된다. 크로스 부재와 U-볼트는 U-볼트의 단부 상에서 나사 고정되어지는 한 쌍의 너트를 이용하여 서로를 향하여 가압되기 때문에, 대응하는 오목 부분은 연결된 영역으로부터 누수가 방지되거나 또는 제거되도록 공조한다(cooperate). 종종 이러한 U-볼트와 크로스 부재의 협소함(narrowness)으로 인해 연결된 영역을 완벽히 뒤덮기가 어렵기 때문에, 누수-방지 조인트를 균일하게 달성하기가 어렵다. 이러한 문제점은 연결된 영역을 효과적이고 용이하게 밀봉하기 위한 크로스 부재 및 U-볼트 와 조합하여 하나 또는 그 이상의 상대적으로 넓은 심(shim)을 이용함에 따라 극복된다.

최상의 분야라 할지라도, 너트들이 단부 상으로 나사 고정될 때, 너트들이 풀려지거나 분리되는 문제점이 종종 발생되며, 이로 인해 요소와 요소들은 고정되고, 클램프고정되며 또는 밀봉된다. 너트가 단부에서 후퇴된다면, 요소 또는 요소들이 고정되고, 지지되며, 클램프 고정되고 또는 밀봉되는 것이 중단되기 때문에 안전 위해 요소가 발생될 수 있다. 본 발명은 종래 기술의 시스템에 내재 된 문제점을 극복하는데 초점을 둔다.

본 발명의 범위는 본 상세한 설명 내에서 진술에 의해 임의의 정도까지 효과를 미치지 않으며, 오로지 첨부된 청구항에 정의된다. 간략히 언급하면, U-볼트는 2개의 단부와 만곡된 부분을 가지는 샤프트, 나사산 표면을 각각 가지는 단부, 단부들 사이에 위치된 만곡된 부분, 트라이로불라 형태를 가지는 단부의 적어도 일부분 및 단부 사이의 거리가 단부의 길이보다 짧도록 구성된 만곡된 부분을 포함하며, 만곡된 부분은 단부들 사이의 거리가 단부의 길이보다 짧게 형성된다.

도 1은 선호되는 실시예의 U-볼트의 측면도.

도 2는 대안의 실시예의 U-볼트의 측면도.

도 3은 샤프트의 길이를 도시하는 샤프트의 측면도.

도 4는 선호되는 실시예의 U-볼트의 단부 상에서 나사산 표면을 확대한 도면.

도 5는 선호되는 실시예의 U-볼트 상에서 잠금 나사산의 확대된 도면.

도 6은 너트 몸체의 나사산과 공조하는 잠금 나사산의 확대된 도면.

도 7은 너트 몸체의 나사산과 공조하는 잠금 나사산의 확대된 도면.

도 8은 선호되는 실시예의 U-볼트 상에서 Vee 형태의 나사산의 확대된 도면.

도 9는 선호되는 실시예의 U-볼트 상에서 만곡된 나사산의 확대된 도면.

도 10은 선호되는 실시예의 U-볼트 상에서 만곡된 나사산의 확대된 도면.

도 11은 대안의 실시예의 U-볼트 상에서 만곡된 나사산의 확대된 도면.

도 12는 본 선호되는 실시예의 U-볼트의 단부를 도시한 저면도.

도 13은 U-볼트 상에서 종방향 축의 측면도.

도 13A는 U-볼트 상에서 종방향 축과 스틸 그레인의 확대된 도면.

도 14는 너트-와셔 조립체의 전개된 투시도.

도 15는 너트의 측면도.

도 16은 너트의 확대된 측면도.

도 17은 너트의 측면도.

도 18은 너트의 확대된 측면도.

도 19는 너트와 와셔를 부분적으로 절단한 저면도.

도 20은 와셔를 부분적으로 절단한 측면도.

도 21은 와셔를 부분적으로 절단한 확대된 측면도.

도 22는 와셔를 부분적으로 절단한 측면도.

도 23은 와셔를 부분적으로 절단한 확대된 측면도.

도 24는 와셔를 부분적으로 절단한 측면도.

도 25는 와셔를 부분적으로 절단한 측면도.

도 26은 U-볼트 상에서 단부와 공조되는 너트-와셔 조립체를 부분적으로 절단한 측면도.

도 27은 와셔를 부분적으로 절단한 측면도.

도 28은 대안의 실시예의 패스너 조립체를 부분적으로 절단한 저면도.

도 29는 대안의 실시예의 패스너 조립체를 부분적으로 절단한 상면도.

도 30은 대안의 실시예의 패스너 조립체를 부분적으로 절단한 측면도.

도 31은 서로에 대한 관계를 도시하는, 대안의 실시예의 너트와 와셔의 베어링 표면과 고리 모양의 표면의 하부에 놓인 쿼터 세그먼트의 평면도.

도 32는 표면의 활모양의 부분의 확대된 단면도.

도 33은 너트-와셔 조립체를 부분적으로 절단한 측면도.

도 34는 와셔를 부분적으로 절단한 확대된 측면도.

도 35는 너트-와셔 조립체를 부분적으로 절단한 저면도.

도 36은 와셔의 투시도.

도 37은 너트의 측면도.

도 38은 너트-와셔 조립체를 부분적으로 절단한 상면도.

도 39는 너트-와셔 조립체의 측면도.

도면에 관하여 언급하면, 도 1은 본 발명의 선호되는 실시예에 따르는 U 볼트(U-bolt, 5)를 도시한다. U 볼트(5)는 금속, 바람직하게 알루미늄으로 구성된다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 금속은 구리이다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 금속은 철이다.

본 발명의 한 특징에 있어서, 금속은 합금(alloy)이다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 금속은 철을 함유한 금속과 비철 금속을 포함한다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 금속은 스틸이다. 제한되지 않는 실례에 따라서, 스틸은 A286과 같은 저 탄소강이다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 스틸은 1038, 1541, 4037, 8640 또는 8650과 같은 중탄소강이다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 스틸은 고탄소강이다.

종래 기술의 당업자들은 금속은 초합금이라는 것을 잘 알 수 있을 것이다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 초합금은 청동이며(bronze), 본 발명의 다른 특징에 따라서, 초합금은 고 니켈물질이다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, U 볼트(5)는 410 또는 416과 같은 마르텐사이트 재료로 구성된다. 본 발명의 다른 특징에 따라 서, U 볼트(5)는 302HQ, 304, 또는 305와 같은 오스테나이트 물질로 구성된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 금속은 페라이트 물질이다.

도 1은 본 발명의 선호되는 실시예에 따르는 U 볼트(5)를 도시한다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, U 볼트(5)는 만곡된 부분(curved portion, 16)과 2개의 단부(20)가 제공된 샤프트(10)를 포함한다. 선호되는 실시예의 만곡된 부분(16)은 둥근 벤드(round bend)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선호되는 실시예의 만곡된 부분(16)은 반경(17)이 제공된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 대안의 실시예에서, 샤프트(10)는 스퀘어 벤드(square bend)인 만곡된 부분(16)이 제공된다. 본 실시예의 만곡된 부분(16)은 반경(18)이 제공된다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 만곡된 부분(16)은 한 쌍의 단부(20) 사이에 위치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 만곡된 부분은 단부(20) 사이에 거리 D가 존재하도록 형상화된다. 거리 D는 도 3에 도시된 샤프트(10)의 길이 L과 연관된다. 만곡된 부분(16)은 단부(20) 사이의 거리 D가 샤프트(10)의 길이보다 짧게 형성되도록 형상화된다.

적어도 하나의 단부(20)는 윤곽이 형성된 외측 표면(contoured outer surface)이 제공된다. 양 단부(20)는 바람직하게 윤곽이 형성된 외측 표면이 제공된다. 선호되는 실시예에서, 단부(20)는 동일하게 윤곽이 형성된 외측 표면이 각각 제공된다.

도 1은 복수의 외측 표면으로 구성된 본 발명의 선호되는 실시예의 단부(20)를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단부(20)는 복수의 외측 표면들 중 적어도 하나의 외측 표면을 위한 알맞은 위치를 제공한다. 선호되는 실시예의 하부 원통형의 단부 요소(22)는 복수의 나사산(thread, 40)을 포함한다. 나사산이 없는 표면(30)은 나사산(40)에 인접하게 위치된다.

본 발명의 외측 표면은 다수의 기능을 수행한다. 선호되는 실시예에서, 복수의 나사산(40)으로 구성된 표면은 U 볼트(5)를 다른 구조물에 결합시키는 기능을 한다. 이러한 기능은 너트 몸체(62)의 상호 작용 나사산(cooperating thread)과 복수의 나사산(40)의 상호 작용을 통하여 달성된다.

단부(20)는 복수의 단부 요소들 중 적어도 하나의 단부 요소로 구성된다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 단부 요소(end element)는 원통형의 형상을 가진다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 단부 요소는 원뿔형의 형상을 가진다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 단부 요소는 고체(solid)이다. 도 1은 복수의 단부 요소로 구성된 본 발명의 선호되는 실시예를 도시한다. 단부(20)는 상부 원통형의 단부 요소(21), 하부 원통형의 단부 요소(22) 및 원뿔형의 단부 요소(23)를 포함한다. 선호되는 실시예에서, 상부 원통형의 단부 요소(21)는 원뿔형의 단부 요소(23)에 의하여 하부 원통형의 단부 요소(22)에 연결된다.

본 발명의 U 볼트(5)는 복수의 외측 표면에 제공된다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 외측 표면은 나사산이 없는 표면(30)이다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 외측 표면은 나사산 표면(40)이다.

도 4는 나사산 표면(40)을 보다 상세히 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 나사산 표면(40)은 복수의 나사산 형상(41, 42, 43)이 제공된다. 나사산 표면(40)은 잠금 나사산(locking thread, 41)이 제공된다. 도 5는 복수의 잠금 나사산(41)의 횡단면을 보다 상세히 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 잠금 나사산(41)은 복수의 각을 형성하는 표면(angled surface, 44, 46)이 제공된다. 선호되는 실시예에서, 잠금 나사산(41)은 제 1 각을 형성하는 표면(44)과 제 2 각을 형성하는 표면(46)이 제공된다. 바람직하게, 제 1 각을 형성하는 표면(44)은 30도 내지 70도의 범위, 바람직하게 60도로 제 2 각을 형성하는 표면(46)에 대해 각을 형성하는다.

루트 표면(root surface, 45)은 제 1 각을 형성하는 표면(44)과 제 2 각을 형성하는 표면(46) 사이에 위치된다. 루트 표면(45)은 단부(20)의 축을 따라 형성된 가상의 수평선 A에 대해 각(47)이 형성된다. 바람직하게, 각(47)은 4도 내지 8 도 사이에 형성된다. 루트 표면(45)은 종래의 나사산에 형성되는 폭보다 큰 폭을 가지고 구성되어, 잠금 나사산(41)은 만곡된 부분(16)의 방향으로 집중된다(converge).

잠금 나사산(41)은 너트 몸체(62)의 나사산(64)과 상보하도록(cooperate)구성된다. 너트 몸체(62)는 단부(20) 상으로 토크가 가해지며, 잠금 나사산(41)내부의 루트 표면(45)은 너트 몸체(62)의 나사산(64) 상에서 힘이 가해진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이와 같은 경우 너트 몸체(62)의 나사산(64)은 금속을 포함하며, 루트 표면(45)은 너트 몸체(62)의 나사산(64) 상으로 힘을 가하여 금속은 나사산(64)의 플랭크(flank, 48) 상에서 상부를 향하여 흐른다(flow).

도 7에 관하여 언급하면, 너트 몸체(62)의 나사산(64)이 재-형성되어, 나사산(64)은 잠금 나사산(41)의 형상으로 일반적으로 일치된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 너트 몸체(62)의 나사산(64)의 플랭크(48)는 재-형성되어, 잠금 나사산(41)의 각을 형성하는 표면(44, 46)들 중 적어도 하나와 접촉을 형성한다. 도 7은 너트 몸체(62)의 나사산(64)이 재-형성되어 상대적으로 큰 표면 영역은 단부(2) 상에서 루트 표면(45)과 접촉을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 Vee 형태의 나사산(42)은 복수의 잠금 나사산(41)에 인접하게 위치된다. 복수의 Vee 형태의 나사산(42)의 횡단면은 도 8에 보다 상세히 도시된다. 여기에 도시된 바와 같이, Vee 형태의 나사산(42)은 제 1 측부(50)와 제 2 측부(51)가 제공된다. 측부(50, 51)는 Vee 형태를 형성하도록 구성되고, 서로 인접한다. 제 1 측부(50)는 제 2 측부(52)에 대해 바람직하게 30˚ 내지 90˚ 범위의 각도를 형성한다.

도 4는 Vee 형태의 나사산(42)에 인접하게 위치된 복수의 만곡된 나사산(43)을 추가적으로 도시한다. 도 9는 복수의 만곡된 나사산(43)의 횡단면을 보다 상세히 도시한다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 만곡된 나사산(43)은 크로스-쓰레딩(cross-threading)을 방지하도록 구성된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 만곡된 나사산(43)은 너트 몸체(62)의 나사산(64)을 방향 설정하도록 구성되어 나사산(64)은 단부(20) 상에서 나사산 표면(40)과 정렬된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 만곡된 나사산(43)은 적어도 하나의 만곡된 표면(31)이 제공된다. 선호되는 실시예에서, 만곡된 나사산(43)은 제 1 측부(50)와 제 2 측부(51)가 제공된다. 만곡된 표면(31)은 제 1 측부(50)와 제 2 측부(51) 사이에 위치된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 측부(50)는 제 2 측부에 대해 바람직하게 30도 내지 90도 범위의 각도로 형성된다. 대안으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 측부(50, 51)는 만곡된다(curve).

도 11은 대안의 나사산 표면(40)의 횡단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 나사산 표면(40)은 복수의 안내 나사산(guide thread, 40)을 포함한다. 본 발명의 한 특징에 따라서, 안내 나사산(53)은 크로스-쓰레딩(cross-threading)을 방지하도록 구성된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 안내 나사산(53)은 너트 몸체(62)의 나사산(64)을 방향 설정하도록 구성되어 나사산(64)은 단부(20) 상에서 나사산 표면(40)과 정렬된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 안내 나사산(53)은 단부(20)의 단부에 위치되고, Vee 형태의 나사산(42)에 대하여 감소된 직경이 제공된다.

복수의 플래투 나사산(plateau thread, 63)은 안내 나사산(53)에 인접하게 위치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 플래투 나사산(63)은 복수의 플래투(plateau, 55)가 제공된다. 플래투(55)는 너트 몸체(62)를 방향 설정하고, 크로스-쓰레딩을 방지하도록 형상화되며, 이로 인해 나사산(64)은 단부(20) 상에서 나사산 표면(40)과 정렬된다. 도 11에 도시된 실시예에 있어서, 플래투(55)는 바람직하게 경사진 횡단면(ramped cross-sectional profile)을 제공하기 위하여 원추형 또는 원뿔형의 형태로 형성된다.

도 12에 관하여 언급하면, 단부(20)의 하부 횡단면도가 도시된다. 단부(20)는 바람직하게 트라이로불라 형태(trilobular shape)로 제공되지만 원형 또는 알의 형태(ovular shape)가 사용될 수 있다.

U 볼트(5)는 복수의 공정을 통하여 제조된다. 본 발명의 한 특징에 따라서, U 볼트(5)가 기계 가공된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, U 볼트(5)는 열간 성형되거나 열간 단조(forge)된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, U 볼트(5)는 주조를 통하여 제조된다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, U 볼트는 온간 성형되거나 또는 ℉온간 단조된다. 본 발명의 선호되는 실시예는 냉간 성형되거나 또는 냉간 단조된다(냉간 헤드(cold head)로 공지됨).

선호되는 실시예에서, U 볼트는 선호되는 배향(orientation) 또는 결(texture)을 가진 스틸(steel)로 제조된다. 도 11 및 도 11A에 도시된 U 볼트(5)는 종방향 축(longitudinal axis, 12)이 제공된다. U 볼트(5)는 선호되는 배향 또는 결을 포함하는 스틸 그레인(steel grain, 15)을 가지는 고 강도 스틸로 제조된다. 선호되는 배향에 있어서, U 볼트(5)의 스틸 그레인(15)은 종방향 축(12)(도 12A에 도시)에 실질적으로 평행하게 형성된다.

본 발명의 한 실시예에 따르는 U 볼트는 냉간 또는 온간 성형 후 상기 결의 그레인의 배향이 결과적인 U-볼트의 종방향 축에 대하여 평행하게 형성되도록 블랭크의 종방향 축에 대해 평행한 결의 그레인을 가진 고강도 스틸의 블랭크로 제조된다. 다른 실시예에 있어서, U 볼트는 성형 공정(즉 블랭크로부터 U-볼트까지) 후 변형된 그레인만이 결이 형성되도록 임의의 배향의 그레인을 가진 고강도 스틸의 블랭℉크로부터 제조된다.

최상의 형태에 있어서, 본 발명에 따르는 U 볼트는 적어도 90,000psi, 바람직하게 130,000psi의 항복 응력과 적어도 대략 120,000psi, 바람직하게 적어도 대략 150,000psi의 인장 강도를 가지는 고강도 스틸의 블랭크(blank)로 제조된다. 이러한 블랭크는 300℉ 미만의 온도에서 냉간 성형되거나 또는 대략 300℉로부터 미리 정해진 기하학적 형상을 가진 U-볼트로 스틸이 재결정화되는 온도까지의 온도 범위에서 온간 성형된다.

어떠한 온도에서 성형된다고 할지라도, 질이 저하된 재결정화는 방지되어진다. 온도에서 블랭크를 성형(즉 영구적인 변형)함에 따라 완벽한 재결정화가 선호되는 배향 또는 결을 가진 스틸 그레인이 구비된 U-볼트를 제조하는 것을 방지한다. 대안의 실시예에서, 고강도 스틸의 U-볼트를 제조하기위한 본 발명의 방법은 상기 주어진 바와 같이 항복 강도와 인장 강도를 가진 고강도 스틸의 블랭크를 제공하는 단계를 포함하며, 선호되는 배향은 블랭크의 종방향 축에 평행하게 형성된다.

온도에서 성형된 U-볼트는 사용된 스틸의 화학적인 성분과 관계된다. 블랭크가 U-볼트로 냉간 성형될 때, 고강도 스틸은 중량 퍼센트에 의해, 다음의 조성을 따라 실례가 된다.

탄소: 대략 0.30% 내지 1%;

마그네슘: 대략 0.2% 내지 2.5%;

바나듐: 대략 0.35%까지; 및

철 밸런스(iron balance).

보다 선호되는 형태에서, 고 강도 스틸은 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 가진다.

탄소: 대략 0.50% 내지 0.55%;

마그네슘: 대략 2.0% 내지 2.5%;

바나듐: 대략 0.03% 내지 대략 0.15; 및

철 밸런스.

온간 성형 공정이 사용될 때, 고 강도 스틸은 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 가진다.

탄소: 대략 0.30% 내지 0.65%;

마그네슘: 대략 0.30% 내지 2.5%;

바나듐: 대략 0.35%까지; 및

철 밸런스.

보다 선호되는 형태에 있어서, 고 강도 스틸은 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 가진다.

탄소: 대략 0.50% 내지 0.55%;

마그네슘: 대략 1.20% 내지 1.65%;

바나듐: 대략 0.03% 내지 0.15%; 및

철 밸런스.

상기 조성에 있어서, 콜럼븀, 실리콘 및 알루미늄은 바나듐의 일부분 또는 전체와 대체될 수 있지만 바나듐은 강도와 연성의 목적으로 선호된다.

블랭크가 본 발명에 따르는 U-볼트로 냉간 성형될 때, U-볼트의 항복 강도와 인장 강도는 실질적으로 동일하거나 또는 블랭크보다 크며, 연속적인 어닐링 단계가 요구되지 않는다. 블랭크가 U-볼트로 냉간 성형되거나 온간 성형될 때, 제조된 U-볼트는 추가적인 강화(strengthening)가 요구되지 않는다.

보다 상업적으로 이용 가능한 스틸은 다결정(polycrystalline)(즉 다수의 결정 또는 그레인으로 제조됨)이다. 각각의 결정 또는 그레인은 일반적으로 전체 그레인(즉 결정 구조)에 대해 반복(repeat)된 패턴으로 배열되는 금속 원자를 가진다. 스틸의 일부분의 그레인은 ,스틸이 성형되는 온도를 포함하는 다수의 인자에 의존하는, 임의의 배향, 선호되는 배향 또는 이들의 조합물을 가질 수 있다.

스틸이 열간 압연과 같은 것에 의해 열간 성형될 때, 스틸의 그레인은 임의의 배향이 제공된다. 스틸은 재결정화 온도 이상에서 소성 변형되거나 또는 영구적으로 변형될 때, 열간 성형된다. 재결정화 이상의 온도에서 성형은 결이 형성된 그레인의 형성을 방지할 뿐만 아니라, 임의의 미리 존재하는 텍스춰링(preexisting texturing)를 제거한다. 즉 각각의 그레인의 결정 구조물의 배향은 그레인에 대한 그레인에서 상이하다. 이러한 임의의 배향으로 인해 등방성인 스틸의 기계적인 특 성(즉 모든 방향으로 동일한 특정을 가짐)이 야기된다.

열간 성형과는 대조적으로, 스틸의 냉간 성형 또는 온간 성형으로 인해 효과된 스틸 그레인의 결정 구조가 그레인(즉 영구 변형된 그레인)이 변형되는 방법에 따라서 그레인 자체가 방향 설정(즉 선호되는 방향)된다. 온간 성형에 따라서, 일반적으로 스틸은 연구 변형되지 전에 재결정화 온도 밑으로 예비 가열된다. 일반적으로 냉간 성형은 실온에서 300℉까지의 온도에서 수행된다. 온간 성형 또는 냉간 성형으로 인해 적어도 스틸의 변형된 부분이 실질적으로 비등방성을 형성되는 기계적인 특성이 야기된다. 결이 형성된 그레인은 선호되는 배향의 방향을 따라 임의의 배향을 가진 그레인보다 더 강하다(즉 상대적으로 높은 탄성 계수를 가짐)

예를 들어, 스틸 바 스톡의 블랭크의 압출 가공 또는 냉간 압연으로 인해 스틸 바의 그레인이 기다랗게 형성되고, 바 스톡의 종방향 축에 평행한 선호되는 배향으로 재 방향 설정된다(도 13A에 도시). 이러한 배향으로 인하여 바는 종방향 축을 따라 더욱 강해진다. 따라서 성형 공정으로 인해 결(texture)은 고 강도 스틸 그레인이 부여되거나 선호되고, 손상되지 않는, 결이 형성된 그레인이 형성된다. 냉간 성형 또는 온간 성형으로 인해 미리 형성된, 결이 형성된 그레인이 유지되고, 이러한 처리로 인해 추가적인 결(texture)이 부여된다.

본 발명에서 개시 피스(starting piece)로 사용된 고강도 스틸의 블랭크는 종래 기술로 공지된 임의의 알맞은 방법으로 제조된다. 한 형태에 있어서, 본 발명에 따라 U-볼트를 제조하기 위하여 사용된 블랭크의 고강도 스틸은 블랭크의 종방향 축에 대해 선호되는 배향을 가진 그레인 뿐만 아니라 상기 언급된 항복 강도와 이장 강도를 가진 블랭크를 제공하기 위하여 냉간 인발되고, 냉간 압연된다. 이러한 방법의 실례는 Hugh M. Gallagher, Jr.씨의 미국 특허 제 3,904,445호에 공개되며, 상기 공개문은 참조로 구성된다.

미국 특허 제 3,904,445호는 U-볼트를 포함하는 나사산 패스너(threaded fastener)를 제조하기에 특히 유용한 타입의 고강도 스틸 바 스톡을 제조하는 일련의 공정을 공개한다. 공개된 공정에 있어서, 공개된 특정 범위 내에서 떨어지는 화학적 성질을 가지는 스틸은 최종 치수(final gauge)의 10%~15%로 표준 열간 감소 작업(standard hot reducing operation)이 가해진다. 그 뒤 열간 감소된 바 스톡은 절단되고, 신속한 공기 냉각을 위하여 각각의 길이로 제공된다. 이때, 제조된 바 스톡은 임의의 배향을 가진 그레인을 포함하고, 대략 ASTM No 5 내지 8 사이에서 미세한 그레인 구조를 가진다. 따라서 열간 감소된 바 스톡의 각각의 길이는 최종 치수까지 냉간 성형 작업이 행해진다. 최종 단계는 냉간 마무리로부터 형성된 잔여 응력을 제거하기 위한 제어된 응력 제거 단계이다. 응력을 제거함에 따라 금속의 기계적인 특성이 변한다. 이러한 응력 제거 단계는 필요로 하지는 않지만, 대략 한 시간 동안 대략 500 내지 850℉사이로 바 스톡의 길이를 가열하는 단계를 포함한다. 따라서 이러한 바 스톡은 본 발명에 따르는 U-볼트를 제조하기 위하여 고강도 스틸의 개시 블랭크(starting blank)를 형성하는데 이용될 수 있다.

다른 형태에 있어서, 본 발명에 따르는 U-볼트를 제조하는데 사용된 블랭크의 고강도 스틸은 상기 언급된 항복 강도와 인장 강도가 제공되지만 블랭크의 종방향 축에 평행한 선호되는 배향을 가진 그레인은 제공되지 않는다. 그러나 냉간 성형과 온간 성형이 영구적인 변형의 위치에서 스틸을 강화시킬 수 있기 때문에, 초기에 임의로 방향 설정된 그레인을 가지는 블랭크 또는 바는 영구적으로 변형된 세그먼트 또는 부분에서 냉간 성형 또는 온간 성형에 의하여 강화될 수 있다. 따라서 냉간 성형 또는 온간 성형에 의하여 영구적으로 만곡되고, 임의의 그레인 배향을 가지는 스틸 바 또는 블랭크는 길이를 따라서 임의의 지점에서보다 만곡된 부분을 따라 상대적으로 강하게 형성될 수 있다. 게다가 냉간 성형 또는 온간 성형에 의하여 영구적으로 만곡되고, 바의 종방향 축에 대해 평행한 선호되는 배향을 가지는 그레인을 포함하는 스틸 바는 길이를 따라 임의의 지점에서보다 만곡된 부분을 따라서 상대적으로 강하게 형성될 수 있다. 바가 만곡될 때, 스틸 바의 결이 형성된 그레인은 종방향 축을 따라 만곡된 부분이다(도 13A에 도시). 영구 변형을 위하여 임의의 온도가 주어지지만 냉간 성형은 온간 성형보다 상대적으로 큰 강화 효과를 가진다.

바 스톡의 길이에서 만곡된 부분을 냉간 성형하는 것은 마감 처리된 U-볼트에서 균열 또는 깨짐을 야기할 수 있는 업세팅(upsetting) 또는 압출과 같은 다른 냉간 성형 기술보다 달성되기에 어렵지 않다. 결론적으로, 선호되는 실시예에서, 블랭크는 업세팅 또는 압출과 같은 냉간 성형 기술에 보다 적합한 조성이 제공된다. 고강도 U-볼트를 제조하기 위한 상기 방법은 페라이트에서 미세 펄라이트의 미세구조, 대략 120,000 psi 바람직하게 대략 150,000psi의 인장 강도, 및 적어도 90,000 psi 바람직하게 적어도 130,000 psi의 항복 강도를 가지는 고강도 스틸 재료의 블랭크를 제공하는 단계를 포함한다. 펄라이트 성분은 라멜라 조직이 대략 1000배의 광학 배율에서 분석될 수 없는 일반적으로 “미세”한 것으로 여겨진다.

한 형태에 있어서, 블랭크로서 이용된 고강도 스틸 재료는 상기 업급된 항복 강도와 인장 강도의 기계적인 특성을 가진 블랭크를 제공하기 위하여 온간 압연(hot reduced)되고, 냉간 인발(cold drawn)된다.

블랭크를 제조하기 위하여 사용된 고강도 스틸 재료는 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 따른다.

탄소: 대략 0.30% 내지 0.65%;

마그네슘: 대략 0.30% 내지 2.5%;

대략 0.35%까지의 유효량에서, 알루미늄, 니오븀, 티타늄 및 바나듐과 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 적어도 제 1 철의 그레인 리파이너(ferrous grain refiner), 및

철 밸런스(iron balance).

보다 선호되는 형태에 있어서, 고강도 스틸 재료는 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 따른다.

탄소: 대략 0.40% 내지 0.55%;

마그네슘: 대략 0.30% 내지 2.5%;

대략 0.20%까지의 유효량에서, 알루미늄, 니오븀, 티타늄 및 바나듐과 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 적어도 제 1 철의 그레인 리파이너, 및

철 밸런스.

보다 선호되는 형태에 있어서, 고강도 스틸 재료는 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 따른다.

탄소: 대략 0.50% 내지 0.55%;

마그네슘: 대략 1.20% 내지 1.65%;

대략 0.03% 내지 0.20%의 유효량에서, 알루미늄, 니오븀, 티타늄 및 바나듐과 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 적어도 제 1 철의 그레인 리파이너, 및

철 밸런스.

추가적으로 선호되는 형태에 있어서, 고강도 스틸 재료는 중량 퍼센트에 의해 다음의 조성을 따른다.

탄소: 대략 0.50% 내지 0.55%;

마그네슘: 대략 1.20% 내지 1.65%;

대략 0.03% 내지 0.15%의 유효량에서, 알루미늄, 니오븀, 티타늄 및 바나듐 과 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 적어도 제 1 철의 그레인 리파이너, 및

철 밸런스.

알루미늄, 니오븀(즉 콜럼븀), 티타늄 및 바나듐이 리파이너와 같이 작용하는 동시에 바나듐은 가장 선호되는 그레인 리파이너이다. 게다가, 본 명세서에서 청구되고, 기재된 조성은 본 발명의 실시에 영향을 주지 않는 다른 요소를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

상기 주어진 항복 강도와 인장 강도의 기계적인 특성과 조성을 가진 블랭크는 선호되는 기하학적인 형상을 가진 U 볼트(5)를 제공하기 위하여 분위기 온도 또는 실온에서 대략 300℉ 사이의 온도에서, 바람직하게 대략 분위기 온도에서 압연, 업셋팅, 포고잉(forgoing), 또는 압출과 같은 기술을 이용하여 냉간 성형되며, 이로 인해 U 볼트(5)의 항복 강도와 인장 강도의 기계적인 특성은 블랭크보다 크거나 또는 실질적으로 동일하다. 주어진 항복 강도와 인장 강도의 기계적인 특성을 가진 성형된 U 볼트(5)는 인성을 개선하기 위한 최종 응력 제거 단계와 같은 추가적인 처리 단계가 요구됨이 없이 바람직하게 제조되어진다. 그러나 U-볼트의 특정 적용을 위하여 응력 제고 단계가 요구될 수 있다.

본 발명에서 개시 피스로서 사용된, 적어도 90,000 psi의 항복 강도와 적어도 120,000의 인장 강도를 가지는 고강도 스틸 재료의 블랭크는 종래 기술의 알맞 은 방법에 의하여 제조되어진다. 이러한 방법은 미국 특허 제 3,904,445호에 공개된다. 따라서 추가적인 응력 제거 단계를 포함하고, 포함하지 않는 상기 바 스톡은 이러한 대안의 방법을 위하여 개시 고강도 스틸 블랭크를 형성하는데 이용될 수 있다.

U-볼트를 냉간 성형하는 선호되는 공정은 상기 언급된 선호되는 방법에 따라 제조된 블랭크로 시작된다. 블랭크는 블랭크를 일반적으로 원통형의 형태로 제공된 로드로 연장시키는 일련의 다이(die) 또는 압출물(extrusion)을 통하여 이동하거나 또는 압연(roll)됨에 따라 업셋(upset)된다. 그 뒤 단부(20)로서 사용되어지는 로드의 부분은 트라이로불라 형태의 횡단면을 가지도록 압출된다. 그 뒤 나사산(40)은 분할 다이로 압연된다. 바람직하게, 만곡된 나사산(43)이 먼저 압연된다. 그 뒤 Vee-형태의 나사산(42)이 압연된다. 마지막으로 잠금 나사산(41)이 압연된다. 그 결과 로드는 선호되는 기하학적인 형상을 가진 U-볼트로 형성되도록 만곡된다.

대안의 공정에서, U-볼트는 상기 언급된 대안의 방법에 따라 제조된 블랭크로 개시된다. 블랭크는 냉간 성형되거나 또는 온간 성형되고, 블랭크를 일반적으로 원통형의 형태로 제공된 로드로 신장시키는 압연에 의해 업셋된다. 그 뒤 나사산(40)은 분할 다이로 압연된다. 바람직하게 만곡된 나사산(43)이 먼저 압연된다. 그 뒤 Vee-형태의 나사산(42)이 압연된다. 마지막으로 잠금 나사산(41)이 압연된다. 그 결과 로드는 선호되는 기하학적인 형상을 가진 U-볼트로 형성되도록 만곡된 다.

다른 대안의 공정에서, U-볼트의 냉간 성형은 블랭크를 제공하기 위한 크기로 성형된 금속 와이어 또는 금속 로드로부터 개시된다. 와이어 또는 로드가 크기로 성형된 후, 블랭크는 블랭크를 일반적으로 원통형의 형태로 제공된 로드로 연장시키는 일련의 다이 또는 압출물을 통하여 이동하거나 또는 압연됨에 따라 업셋된다. 그 뒤 단부(20)로서 사용되어지는 로드의 부분은 트라이로불라 형태의 횡단면을 가지도록 압출된다. 그 뒤 나사산(40)은 분할 다이로 압연된다. 바람직하게, 만곡된 나사산(43)이 먼저 압연된다. 그 뒤 Vee-형태의 나사산(42)이 압연된다. 마지막으로 잠금 나사산(41)이 압연된다. 그 결과 로드는 선호되는 기하학적인 형상을 가진 U-볼트로 형성되도록 만곡된다.

U 볼트(5)에서 재료로써 사용된 탄소강의 경우에 있어서, 바람직하게 U 볼트(5)는 켄칭 또는 템퍼링을 통하여 열처리된다. A286으로 사용된 스테인리스 스틸의 경우에 있어서, U 볼트(5)는 용체 어닐링(solution anneal)이 행해지며, 그 뒤 용광로에서 ASTM A453에 의해 시효 경화되는 것이 선호된다.

U 볼트(5)를 마무리하기 위하여, 딥(dip)과 스핀(spin)에 의해 저 마찰 코팅(low friction coating)으로 코팅되어진다. 그러나 전기 아연 코팅(electro zinc coating), 인과 오일(oil)을 포함하는 코팅, 세라믹 코팅 또는 왁스와 오일의 코팅 과 같은 도금, 유기 코팅(organic coating), PTFE, 다크로메트 코팅(dacromet coating), 무기 코팅(inorganic coating), 도랄톤(dorraltone), 아연 코팅 모두가 이용될 수 있다.

U 볼트(5)는 너트(52) 또는 너트-와셔 조립체(99)와 작동하도록 구성된다. 도 14에 관해 언급하면, 너트-와셔 조립체(99)의 선호되는 실시예가 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 너트-와셔 조립체(99)는 너트(52)가 제공된다. 너트(52)는 스틸, 바람직하게 1020 내지 1054 스틸과 같은 탄소강으로 제조된다.

바람직하게 너트(52)는 단조된다. 먼저 스틸은 2100℉로 가열되고, 세그먼트로 절단되며, 압축되어, 원형이고 상대적으로 큰 직경의 스틸로 형성된다. 그 뒤 내부 표면과 토크 전달부(toque transmitter, 77)의 일부분이 단조된다. 그 후 내부 표면의 다른 부분은 구멍이 뚫려지며, 너트(52)는 로크웰 C 경도에서 26 내지 36 사이의 범위, 바람직하게 31의 평균 경도를 가지도록 열처리된다.

와셔(54)는 4140 스틸과 같은 합금 그레이드 스틸(alloy grade steel)로 바람직하게 제조된다. 그러나 종래 기술의 당업자들은 1020 내지 1045와 같은 중탄소강이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 너트(52)와 같이, 와셔(54)는 단조를 통하여 제조되는 것이 선호된다. 먼저 스틸은 2100℉로 가열되고, 세그먼트로 절단되어, 원형이고 상대적으로 큰 직경의 스틸로 형성된다. 그 뒤 고리 모양의 부분이 형성되고, 구멍이 뚫린다. 와셔(54)는 로크웰 C 경도에서 28 내지 42 사이의 범위, 바람직하게 36의 평균 경도를 가지도록 열처리된다.

너트(52)와 와셔(54)는 서로 조립되어진다. 너트(52)는 와셔(54)와 결합되고, 그 뒤 너트 상의 칼라(collar)는 플레어된다(flare out). 종래 기술의 당업자들은 플레어가 나사산을 위한 리드(lead)를 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그 뒤 탭(tap)은 너트(52)를 통하여 하부로 보내지며, 나사산은 너트(52)로 절단된다. 바람직하게 나사산은 M8 내지 M30 범위의 직경을 가진다.

바람직하게 너트(52) 및/또는 와셔(54)는 코팅이 제공될 수 있다. 바람직하게, 코팅은 녹(rust) 및/또는 부식(corrosion)을 방지하는데 공식화되지만 다른 코팅이 사용될 수 있다. 실례에 따라서, 제한되지는 않지만 코팅은 마찰을 감소시키는 것으로 공식화된다. 한 실시예에서, 코팅은 너트와 와셔 사이의 마찰을 감소시킨다. 다른 실시예에서, 코팅은 나사산 내부의 마찰을 감소시킨다.

종래 기술의 당업자들은 다양한 화학적인 혼합물이 적절한 코팅으로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 한 실시예에서, 폴리테트라플루오르에틸렌 또는 PTFE가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 아연 코팅이 사용된다. 다른 실시예에서 , 금속 산화물 및/또는 알루미늄 단편을 수용하는 물에 기초한 코팅 분산이 이용된다.

선호되는 실시예에서, 너트(52)는 커트 몸체(62)가 제공된다. 도 14에 도시된 너트 몸체(62)는 (64)에서 내부적으로 나사산이 형성된다. 바람직하게 (64)에서 내부 나사산은 스커트(skirt, 68)의 내부 부분으로 연장된다.

너트 몸체(62)는 복수의 만곡된 표면과 편평한 표면이 제공된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 너트 몸체(62)의 주변 둘레의 외부에는 토크 전달부(66)가 형성된다. 선호되는 실시예의 토크 전달부(66)는 복수의 표면을 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 바람직하게 복수의 표면은 다각형의 형태로 배열된다.

너트 몸체(62)는 고리 모양의 표면(72)이 제공된다. 스커트(68) 위에서 고리 모양의 표면(72)은 너트 몸체(62)의 바닥에 위치된다. 도 15에 관하여 언급하면, 바람직하게 고리 모양의 표면(72)은 일반적으로 원추형의 형상으로 형성된다. 그러나 종래 기술의 당업자는 고리 모양의 표면(72)이 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 구형으로 볼록하고, 구형으로 오목하며 또는 편평하게 형서오딜 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 제한되지 않은 실례에 있어서, 고리 모양의 표면(72)은 와셔(54)가 요구되지 않는 분야에서 편평하게 형성될 수 있다.

고리 모양의 표면(72)은 임의의 선호되는 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 선호되는 실시예에서, 바람직하게 고리 모양의 표면(72)은 냉간 압연에 의해 제조 된다. 냉간 압연은 사이 삽입물의 이용을 통하여 달성된다. 다이 인서트(die insert)는 바람직하게 볼 엔드 밀 기술(ball end mill technique)을 이용하여 선호되는 형태로 기계 가공되어진다.

대안의 실시예에서, 고리 모양의 표면(72)은 물결 모양의 형태(undulating)로 형성된다. 본 실시예의 고리 모양의 표면(72)은 베어링 표면(84)과 공조하도록 구성된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 고리 모양의 표면(74)은 물결모양으로 형성된다. 그 뒤 고리 모양의 표면(72)은, 전체 고리 모양의 표면(72) 둘레에서 균일한 물결모양을 제공하는, 고리 모양으로 연장된 일련의 표면이 제공된다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 고리 모양의 표면(72)은 복수의 하부 피크(peak)가 제공된다. 하부 피크는 플래투(74)로서 제공된다.

바람직하게 플래투(74)는 볼록한 구형으로 형성된다. 플래투(74)는 와셔(54) 위의 베어링 표면(84) 상에서 벨리(122)와 동일한 반경으로 제공된다. 플래투(74)는 냉간 단조 공정으로 형성되어 모두가 볼록하게 형성되고, 가상의 구형의 표면 상에 놓여지며, 중앙은 너트 몸체(62)의 축 상에 형성된다. 가상 구형의 반경은 0.1 인치 내지 2.00 인치의 범위에 형성된다.

플래투(74)는 복수의 표면(73)에 인접하게 위치된다. 각각의 플래투(74)는 상반되게 기울어진 한 쌍의 표면(74)에 인접하게 위치된다. 대안의 실시예의 고리 모양의 표면(72)은 전체 표면 둘레에서 균일한 물결 모양을 형성하는 고리 모양으로 연장된 일련의 표면(73)이 제공된다. 표면(73)은 와셔(54) 위의 베어링 표면(84) 상에서 대응 표면(116)과 공조하도록 구성된다. 표면(73)은 베어링 표면(84) 상에서 표면(73)과 동일한 반경이 제공된다.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 바람직하게 표면(73)은 볼록한 구형으로 형성된다. 각각의 표면(73)은 너트 몸체(62)에 대하여 반경 방향으로 그리고 원주 방향으로 만곡되고 볼록하게 형성된다.

각각의 표면(73)은 벨리(75)에 인접하게 위치된다. 각각의 벨리(75)는 한 쌍의 표면(73)에 인접하게 위치된다. 벨리(75)는 베어링 표면(84) 상에서 벨리(122)보다 좁게 구성된다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 벨리(75)는 미리 정해진 깊이를 가지며, 일반적으로 볼록한 구형으로 형성된다. 한 실시예에서, 깊이는 너트 상의 나사산의 개수에 따라 치수가 형성된다.

대안의 실시예의 인접 표면(73)과 벨리(75)는 일반적으로 뒤집힌 Vee-형태의 프로파일이 제공된다. Vee-형태의 프로파일은 높이에 따라 플래투(74)가 제공된다. 바람직하게, 높이는 벨리(75)와 플래투 세그먼트(74)사이의 거리에 따라 치수가 형 성된다. 본 명세서에 도시된 실시예에서, 높이는 벨리(75)와 플래투(74) 사이의 수직 거리와 동일하다. 바람직하게 높이는 패스너 조립체(fastener assembly, 50)가 제 위치에 위치될 때, 단부(20) 또는 단부(21)와 같은 단부 상에서 나사산과 (64)에서 나사산들 사이의 간격보다 조금 크다. 대안의 실시예에서, 높이는 0인치 내지 0.030인치이다.

대안의 실시예에서, 높이는 너트 상에서 축방향으로 측정된 인치 당 나사산의 개수에 따라 치수가 형성된다. 바람직하게, 높이는 표면(116) 또는 표면(73)의 개수와 연관된다. 제한되기 않은 실례에 따라서, 인치에서의 높이는 Vee-형태의 물결 모양의 형태(undulation)의 개수와 인치 당 나사산의 개수에 비례한다. 선호되는 실시예에서, 높이는 Vee-형태의 물결 모양의 형태의 개수와 인치 당 나사산의 개수의 생산물에 비례한다. 이러한 대안의 실시예의 높이는 대략 0.04167 인치의 범위로 형성된다.

바람직하게 너트(52)는 스커트(68)가 제공된다. 스커트는 내부 나사산(64)의 내부 단부에서 너트 몸체(62)로부터 멀어지도록 축방향으로 연장된다. 스커트(68)는 와셔(54)와 공조(cooperate)하도록 구성된다. 스커트(68)는 와셔(54)를 느슨한 상태로 보유하도록 구성된다. 선호되는 실시예에서, 스커트(68)는 고리 모양의 표면(72)으로부터 일반적으로 원통형의 와셔 몸체(82)로 축방향으로 연장되기에 적합하며, 칼라(85)는 와셔(54)와 너트(52)를 함께 느슨하지만 고정되게 고정하기 위하 여 와셔 몸체(82)의 내부에서의 언더컷 숄더(undercut shoulder) 하부에서 외측을 향하여 형성된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 고리 모양의 스커트(68)는 너트 몸체(62)에 의존하여 일체로 구성된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 스커트(68)는 와셔(54)를 보유하는 기능을 하는 칼라(85)가 제공된다. 종래 기술의 당업자들은 본 출원서는 와셔(54)가 필요하지 않으며, 너트(52)는 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 스커트(68) 없이 제조될 수 있다.

도 14에 관하여 언급하면, 너트-와셔 조립체(99)의 선호되는 실시예가 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 너트-와셔 조립체(99)는 와셔(54)가 제공된다. 바람직하게 와셔(54)는 스틸로 제조된다. 상기 스틸은 바람직하게 중탄고강이다. 바람직하게 스틸은 단조되고, 로크웰 C 경도에서 33의 평균 경도를 가지도록 열처리된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 와셔(52)는 와셔 몸체(82)가 제공된다. 선호되는 실시예에서, 와셔 몸체(82)는 일반적으로 고리 모양의 형태이다. 도 14에 되시된 바와 같이, 와셔 몸체(82)의 부분은 일반적으로 원통형이다.

와셔 몸체(82)는 베어링 표면(84)이 제공된다. 베어링 표면(84)은 임의의 선 호되는 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 베어링 표면(84)은 냉간 압연에 의해 바람직하게 제조된다. 냉간 압연은 다이 인서트를 이용하여 바람직하게 달성된다. 바람직하게 다이 인서트는 종래의 볼 엔드 밀 기술을 이용하여 원하는 형상으로 기계 가공된다.

도 20에 도시된 바와 같이, 베어링 표면(84)은 와셔 몸체(82)의 내부 단부 상에 위치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 베어링 표면(84)은 일반적으로 원추형의 형태로 형성된다. 그러나 종래 기술의 당업자는 베어링 표면(84)이 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 볼록한 구형, 오목한 구형 또는 편평하게 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

대안의 실시예에서, 베어링 표면(84)은 물결 모양의 형태로 형성된다. 본 실시예의 베어링 표면(84)은 고리 모양의 표면과 공조하도록 구성된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 베어링 표면(84)은 물결 모양의 형태로 형성된다. 베어링 표면은 전체 베어링 표면(84) 둘레에서 균일한 물결 모양을 제공하는 고리 모양으로 연장된 일련의 표면이 제공된다.

도 21 및 도 22는 본 발명의 대안의 실시예가 도시된다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 베어링 표면은 물결 모양의 상부 피크가 제공된다. 상부 피크는 플래투(118)로서 제공된다. 플래투(118)는 일반적으로 볼록한 구형으로 형성된다.

플래투(118)는 복수의 표면(116)에 인접하게 위치된다. 각각의 플래투(74)는 한 쌍의 표면(116)에 인접하게 위치된다. 상기 대안의 실시예의 베어링 표면(84)은 전체 표면 둘레에서 균일한 물결 모양을 형성하는 고리 모양으로 연장된 일련의 표면(116)이 제공된다. 표면(116)은 고리 모양의 표면(72) 상에서 표면(73)에 대응하도록 구성된다. 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 표면(116)은 일반적으로 볼록한 구형으로 형성된다.

각각의 표면(73)은 벨리(112)에 인접하게 위치된다. 각각의 벨리(122)는 한 쌍의 표면(116)에 인접하데 위치된다. 벨리(112)는 고리 모양의 표면(72) 상에서 벨리(75)보다 더 넓게 구성되어진다.

도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 벨리(122)는 일반적으로 볼록한 구형으로 형성되고, 미리 정해진 깊이를 가진다. 한 실시예에서, 깊이는 너트 상에서 나사산의 개수에 따라 치수가 형성된다. 벨리(122)는 단조 공정으로 형성되어 모두가 볼록하게 형성되고, 가상의 구형의 표면상에 놓여지며, 중앙은 와셔 몸체(82)의 축 상에 형성된다. 구의 반경은 0.1 인치 내지 2.00인치의 범위에서 형성된다. 이와 같이, 너트 몸체(62) 상에서 플래투(74)는 와셔 몸체(82) 상에서의 벨리(122)와 완벽하게 상보적인 형태로 구성된다.

대안의 실시예의 인접 표면(116)과 벨리(122)는 뒤집힌 Vee 형태의 프로파일이 제공된다. Vee 형태의 프로파일은 높이를 플래투(118)에 제공한다. 바람직하게, 높이는 플래투(74)와 벨리(75) 사이의 거리에 따라 치수가 형성된다. 도시된 실시예에서, 높이는 플래투(118)와 벨리(122) 사이의 수직 거리와 동일하다. 바람직하게 높이는 패스너 조립체(50)가 제 위치에 위치될 때, 단부(20) 또는 단부(21)와 같은 단부 상에서 나사산과 (64)에서 나사산들 사이의 간격보다 조금 크다. 대안의 실시예에서, 높이는 0인치 내지 0.030인치이다.

대안의 실시예에서, 높이는 너트 상에서 축방향으로 측정된 인치 당 나사산의 개수에 따라 치수가 형성된다. 바람직하게, 높이는 표면(116) 또는 표면(73)의 개수와 연관된다. 제한되기 않은 실례에 따라서, 인치에서의 높이는 Vee-형태의 물결 모양의 형태(undulation)의 개수와 인치 당 나사산의 개수에 비례한다. 도 21 및 도 22에 도시된 선호되는 실시예에서, 높이는 Vee-형태의 물결 모양의 형태의 개수와 인치 당 나사산의 개수의 생산물(product)에 비례한다. 이러한 대안의 실시예의 높이는 대략 0.04167 인치의 범위로 형성된다.

선호되는 실시예에서, 와셔 몸체(82)는 클램핑 표면(86)이 제공된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 클램핑 표면(86)은 와셔 몸체(82)의 외측 단부(88) 상에서 제공된다. 선호되는 실시예에서, 클램핑 표면(86)은 일반적을 편평하다.

도 21 및 도 24에 도시된 바와 같이, 대안의 실시예에서, 와셔(54)는 이어(ear, 108)가 제공된다. 이어(108)는 U 볼트(5)와 공조하도록 구성된다. 이어(108)는 U 볼트(5)의 적어도 일부분 상에 제공된 슬롯(49)과 공조된다. 이어(108)는 U 볼트(5)의 나사산 단부 섹션의 한 측부상에 형성된 축방향으로 연장된 슬롯(49)에서 느슨하게 미끄러지기에 적합한 형상과 크기로 구성된다. 이어(108)는 와셔(54)가 U 볼트(5)에 대해 회전하는 것을 방지한다.

도 25는 와셔 몸체(82)의 단부 표면(88)으로부터 내부를 향하여 연장된 이어(108)를 도시한다. 도 22는 플랜지(flange, 92)와 마주보는 와셔 몸체(82)의 기저부의 내부를 향하여 연장된 이어(108)를 도시한다. 도 26에 관하여 언급하면, 이어(108)는 U 볼트(5)의 일부분에서 슬롯(49)과 공조되는 것으로 도시된다.

종래 기술의 당업자는 본 발명이 와셔 회전을 방지하기 위한 종래의 다른 수단을 이용하는 것을 예상할 수 있을 것이다. 대안에 있어서, 편평한 부분이 U 볼트(5) 상에 형성되고, 대응하는 편평한 부분은 와셔 몸체(82)의 내부를 향하여 형성된다.

도 27은 본 발명의 다른 대안의 실시예를 도시한다. 상기 도시된 바와 같이, 와셔(54)는 플랜지(92)가 제공된다. 플랜지(92)는 와셔 몸체(82)로부터 외측을 향하여 연장된다. 대안의 실시예에서, 플랜지(92)는 0.05 인치 내지 0.12 인치 사이 의 두께로 형성된다.

다른 대안의 실시예에서, 플랜지(92)는 플랜지(92)의 둘레에서 일정한 간격으로, 외측 변부로부터 내부를 향하여 형성된 복수의 슬롯이 제공된다. 슬롯으로 인하여 클램핑 표면(86)이 표면에 대해 가압되고, 선호되는 하중 하에 있을 때, 플랜지 섹션(102)은 약간이라 할지라도 탄성적으로 굽혀지도록 개재(intervene)될 수 있다.

도 27 및 도 28은 복수의 컷-아웃(cut-out, 98)의 형태인 슬롯이 제공된 플랜지(92)를 도시한다. 컷-아웃(98)은 복수의 플랜지 섹션(102)을 플랜지(92)에 제공한다. 바람직하게, 플랜지 섹션(102)은 축방향으로 구부러지게 구성된다. 플랜지 섹션(102)은 너트(52) 상에서 나사산과 U-볼트 상에서 나사산 사이의 간격보다 약간 큰 축방향 거리를 굽히도록 구성된다.

도 27 및 도 28에 도시된 대안의 실시예에서, 컷-아웃(98)은 일반적으로 U자 형태로 형성된다. 그러나 종래 기술의 당업자들은 본 발명이 대안의 형태를 포함하는 컷-아웃(98)을 이용 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 27 및 도 28에 도시된 대안의 실시예에서, 플랜지(92)는 6개의 플랜지 섹션이 형성된(yield) 6개의 컷-아웃(98)이 제공된다. 그러나 종래 기술의 당업자들 은 임의의 개수의 컷-아웃(98)이 수용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 특히, 종래 기술의 당업자들은 플랜지(92)의 두께와 크기에 의존하여 6개의 컨-아웃(98) 이상 또는 미만을 이용하는 것이 선호된다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 대안의 실시예에서, 와셔(54)는 클램핑 표면(86)이 제공된다. 도 33에 관하여 언급하면, 클램핑 표면(86)의 적어도 일부분은 플랜지(92) 상에 위치된다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 클램핑 표면(86)은 와셔 몸체(82)의 외측 표면(88)과 플랜지(92)의 바닥에 위치된다.

이러한 대안의 실시예에서, 와셔(54)의 바닥에서 약간 볼록한 클램핑 표면(86)은 원뿔의 얕은 원뿔대(shallow frustum)에 가까운 것으로 형성된다. 바람직하게 클램핑 표면(86)은 몸체(82)의 내부 주변(96)을 향하여 와셔 플랜지(92)의 바닥의 외측 주변(94)으로부터 내부를 향하여 기울어진다. 도 34에 도시된 바와 같이, 클램핑 표면(86)은 너트(52)의 축에 수직하게 형성된 가상선 C에 대해 각(101)이 형성된다. 각(101)은 0도 내지 3도의 범위에 있다. 대안의 실시예에서, 각(101)은 2도 이다.

다른 대안의 실시예에서, 클램핑 표면(86)은 복수의 함몰부(depression, 104)가 제공된다. 바람직하게 복수의 함몰부(104)는 클램프 세그먼트(106)를 클램핑 표면(86)에 제공한다. 바람직하게 클램프 세그먼트(106)는 축방향으로 구부러지 게 구성된다.

도 28에 관하여 언급하면, 함몰부(104)는 와셔 몸체(82)의 외측 표면(88)과 플랜지(92)의 바닥에 위치된다. 대안의 실시예에서, 함몰부(104)는 대응 컷-아웃(98)으로부터 내부를 향하여 반경 방향으로 연장된다. 도 28에 도시된 바와 같이, 클램핑 표면(86)은 일반적으로 Vee-형태인 6개의 함몰부(104)가 제공된다. 그러나 종래 기술의 당업자들은 임의의 개수의 함몰부가 제공될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 28에 도시된 대안의 실시예에서, 함몰부(104)는 고리 모양의 클램프 표면(86)을 활모양의 형상이 제공된 6개의 클램프 세그먼트(106)로 효과적으로 분리한다. 클램프 세그먼트(106)의 활모양의 외측 선단은 컷-아웃(98)들 사이에 위치되고, 와셔(54)의 축방향으로 탄성적으로 굽힐 수 있다.

도 35는 대안의 실시예의 클램핑 표면(86)을 도시한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 클램핑 표면(86)은 복수의 돌출부(protrusion, 57)가 제공된다. 돌출부(57)는 상대적으로 높은 마찰 계수를 클램핑 표면(86)에 제공한다.

돌출부(57)는 표면과 공조하도록(cooperate) 구성되고, 상기 표면상에서 클램핑 표면(86)이 체결된다. 바람직하게, 돌출부(57)는 와셔(54)가 체결되어지는 표 면에 대해 회전되는 것을 방지하기 위하여 표면과 공조된다. 도 35는 8개의 돌출부가 제공된 클램핑 표면(86)을 도시하지만, 클램핑 표면(86)은 12개의 돌출부와 같이 8개 이상의 돌출부보다 다수의 돌출부가 제공된다. 대안으로, 너트 몸체(62)는 도 39에 도시된 와셔(54)보다 돌출부(57)를 가지는 클램핑 표면(86)이 제공된다.

도 33은 선호되는 실시예에서 조립된 와셔(54)와 너트(52)가 도시된다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 너트(52)와 와셔(54)는 스커트(68)를 와셔(54)로 삽입함에 의하여 바람직하게 조립되고, 고리 모양의 표면(72)은 베어링 표면(84)과 마주본다. 그 뒤, 스커트(72)의 적어도 일부분은 칼라(85)를 제공하기 위하여 외측을 향하여 가압된다. 칼라(85)는 와셔(54)의 일부분의 하부에 놓여지도록 구성되며, 너트(52)가 와셔(54)에 대해 자유롭게 회전되도록 하는 동시에 너트(52)와 와셔(54)에 느슨하지만 고정되게 연결된다.

도 33은 선호되는 실시예를 도시하며, 여기서 칼라(85)는 주변 둘레에서 고리 모양의 내부를 향하는 돌출부(83)의 하부에 놓여진다. 그러나 종래 기술의 당업자들은 스커트(68)가 돌출부(83)의 일부분의 하부에 놓인 이격된 위치에서 외측을 향하여 가압될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

한 실시예에서, 너트-와셔 조립체(99)는 U 볼트(5)의 단부로 회전되어지며, 내부 나사산 너트(52)는 U-볼트의 단부 상의 나사산과 연결되고, 패스너 조립체는 U-볼트의 만곡된 부분(16)을 향하여 축방향으로 이동한다. 추가적으로 회전에 따라, 너트-와셔 조립체(99)의 추가적인 축방향 이동은 체결되고, 고정되며, 또는 밀봉되어지는 표면 또는 표면에 의해 제한된다. 처음에는 저항이 상대적으로 작게 형성되나, 추가적인 회전에 따라서 저항은 너트(52)와 와셔(54)가 서로에 대해 포개진 상태로 위치될 때까지 증가된다. 이러한 포개진 상태에서, 각각의 플래투(74)는 해당 벨리(122) 상에서 균일하게 위치될 것이며, 동이세 마주보게 기울어진 표면(74)과 표면(116)은 조금 분리될 것이다. 이러한 상태에서, 베어링 표면(84)과 고리 모양의 표면(72) 상에 플래투(74)와 플래투(118)로서 제공된 피크는 서로 겹쳐진다. 이와 같이, 고리 모양의 표면(72)은 너트(52)가 와셔(54)를 가압(push)함에 따라 와셔(54) 상에서 베어링 표면(84) 위로 용이하게 미끌어진다.

추가적인 회전에 따라 저항이 증가되고, 피크는 하중이 증가됨에 따라 상대적으로 어렵고 상대적으로 넓게 서로 포개진다(ride over). 저항은 와셔(54) 상의 표면(116)과 너트(52) 상의 표면(73)의 연동 효과(interlocking effect)에 의하여 상대적으로 큰 효과로서 증가된다. 결국, 와셔(54) 상에서 플랜지 섹션(102)이 탄성적으로 구부러지기 시작할 때만이 서로에 대해 지나가도록 미끌어질 수 있다. 너트가 축방향으로 압력을 형성하도록 회전함에 따라, 상기 형성된 압력으로 인해 플랜지 섹션(102)은 구부러지기 시작한다.

플랜지 섹션(102)은 너트(52) 상의 나사산과 U 볼트(5) 상의 나사산 사이의 간격보다 약간 큰 축방향의 거리를 통하여 탄성적으로 구부러지게 설계된다. 플랜지 섹션(102)이 상기 간격보다 조금 크게 구부러질 수 있기 때문에, 와셔(54)는 와셔(54)와 너트(52) 사이의 잠금(lock)의 저하 없이, 하중 하에 몇 도정도 축방향으로 이동될 수 있다. 동시에, 와셔 몸체(82)에서 벨리(122) 위로 플래투(118)의 높이가 간격보다 약간 크기 때문에, 잠금 상태가 알맞은 예비 하중으로 형성될 때, 너트(52)와 와셔(4)는 너트-와셔 조립체(99)가 풀어짐 없이 서로에 대해 약간 이동될 수 있다.

플랜지 섹션(102)의 굽힘(flexing)으로 인해 너트(52) 상의 표면(73)과 와셔(54) 상의 표면(116)이 연동된 상태로 유지시키는 탄성력이 발생된다. 잠겨진 상태에서, 일정한 베어링 하중은 탄성적으로 유지되고, 와셔(54)와 너트(52)의 피크는 벨리(75)와 대응 벨리(122)에 대하여 일반적으로 인접한 상태로 각각 위치된다. 또한 표면(73)은 일반적으로 표면(115)에 대하여 인접한 상태로 위치되고, 너트-오셔 조립체(99)가 후퇴되는(back off) 것이 방지된다. 특히, 리딩 표면(leading face, 73)은 트레일링 표면(trailing face, 116)에 대해 위치된다.

게다가, 바람직하게 표면(73)과 표면(116)은 상보되어지도록 구형으로 볼록하고, 구형으로 오목하게 각각 제공되고, 너트가 U-볼트의 단부 상으로 직각으로 완벽하게 관통되지 않기 때문에, 심지어 너트(52)와 와셔(54)가 서로 정확히 평행하게 위치되지 않는다면 잠금 표면 접촉(locking surface contact)은 상기 언급된 벨리(122)의 축과 동일한 축으로부터 그리고 너트-와셔 조립체(99)의 축방향의 모든 곡률 반경 사이에 유지된다.

미리 정해진 토크 세팅(predetermined toque setting)이 U 볼트(5)의 단부 상으로 너트-와셔 조립체(99)의 너트(52)를 회전시킬 때, 그 뒤 너트-와셔(99)는 너트(52)를 후퇴시키는 경향이 있는 모든 축방향 력을 저항하도록 의존될 수 있다. 증가된 축방향 하중으로 인해 너트(52)와 와셔(54)는 보다 더 서로에 대해 고정된다. 육각 렌치를 이용하여 풀어짐 토크(loosening torque)를 너트(52)에 또다시 가함에 따라, 패스너 조립체(150)는 제거될 수 있다.

본 발명은 선호되는 실시예에 따라 기술되고, 도시되어지며, 종래 기술의 당업자들은 형태에 있어서 다양한 변형이 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위와 사상에서 벗어남이 없이 이용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (26)

1. U-볼트에 있어서, 상기 U-볼트는

   a) 2개의 단부와 만곡된 부분을 가지는 샤프트;

   b) 나사산 표면을 각각 가지는 단부;

   c) 단부들 사이에 위치된 만곡된 부분;

   d) 트라이로불라 형태를 가지는 단부의 적어도 일부분; 및

   e) 단부 사이의 거리가 단부의 길이보다 짧도록 구성된 만곡된 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
2. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 너트 상에서 나사산을 재-형성(re-form)하는 나사산 형상(thread configuration)이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
3. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면(threaded surface)은 잠금 나사산(locking thread)이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
4. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면(first angled surface)과 제 2 각을 형성하는 표면(second angled surface)을 포함하는 잠금 나사산(locking thread)이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 기울어지는(at an angle) 것을 특징으로 하는 U-볼트.
5. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면과 제 2 각을 형성하는 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 30˚ 내지 70˚ 사이의 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
6. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면과 제 2 각을 형성하는 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 60˚의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
7. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 단부의 축에 대해 각을 형성하는 루트 표면(root surface)이 제공된 잠금 나사산이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
8. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 단부의 축에 대해 4˚ 내지 8˚ 사이의 각을 형성하는 루트 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
9. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면, 제 2 각을 형성하는 표면 및 루트 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 기울어지며, 루트 표면은 단부의 축에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
10. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면과 제 2 각을 형성하는 표면 사이에 위치된 루트 표면, 제 1 각을 형성하는 표면 및 제 2 각을 형성하는 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 기울어지며, 루트 표면은 단부의 축에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
11. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 각을 형성하는 표면과 제 2 각을 형성하는 표면 사이에 위치된 루트 표면, 제 1 각을 형성하는 표면 및 제 2 각을 형성하는 표면을 포함하는 잠금 나사산이 제공되고, 제 1 각을 형성하는 표면은 30˚ 내지 70˚ 범위의 제 2 각을 형성하는 표면에 대해 기울어지며, 루트 표면은 단부의 축에 대해 4˚ 내지 8˚ 사이의 각도로 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
12. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 너트 상에서 나사산을 재-형 성하는 나사산 형상이 제공되고, 하나 이상의 나사산 형상은 너트 상의 나사산을 방향 설정하여(orient) 너트 상의 나사산은 너트 상의 나사산을 재-형성하는 나사산 형상과 정렬되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
13. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 너트 상의 나사산을 재-형성하는 나사산 형상과 Vee 형태의 나사산이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
14. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 측부와 제 2 측부가 제공된 Vee 형태의 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되며, 제 1 측부는 제 2 측부에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
15. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 제 1 측부와 제 2 측부가 제공된 Vee 형태의 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되며, 제 1 측부는 제 2 측부에 대해 30˚ 내지 90˚ 사이의 각도로 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
16. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 하나 이상의 만곡된 표면이 제공된 만곡된 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
17. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 만곡된 표면, 제 1 측부 및 제 2 측부가 제공된 만곡된 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되며, 제 1 측부는 제 2 측부에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
18. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 만곡된 표면, 제 1 측부 및 제 2 측부가 제공된 만곡된 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되며, 제 1 측부는 제 2 측부에 대해 30˚ 내지 90˚사이의 각도로 기울어지는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
19. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 만곡된 표면, 제 1 측부 및 제 2 측부가 제공된 만곡된 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되며, 제 1 측부와 제 2 측부는 만곡되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
20. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 안내 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
21. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 플래투 나사와 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
22. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 복수의 플래투가 제공된 플래투 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
23. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 원뿔형 또는 원추형의 형태인 복수의 플래투가 제공된 플래투 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
24. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 나사산 표면은 경사진 횡단면(ramped cross-sectional profile)이 제공된 플래투 나사산과 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
25. U-볼트에 있어서, 상기 U-볼트는

    a) 2개의 단부와 만곡된 부분을 가지는 샤프트;

    b) 나사산 표면을 각각 가지는 단부;

    c) 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상을 포함하는 하나 이상의 나사산 표면;

    d)단부들 사이에 위치된 만곡된 부분; 및

    e) 단부 사이의 거리가 샤프트의 길이보다 짧도록 구성된 만곡된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 U-볼트.
26. U-볼트 조립체에 있어서, 상기 U-볼트 조립체는

    a) 2개의 단부와 만곡된 부분을 가지는 샤프트;

    b) 나사산 표면을 각각 가지는 단부;

    c) 단부들 사이에 위치된 만곡된 부분;

    d) 단부들 사이의 거리가 샤프트의 길이보다 짧게 구성된 만곡된 부분;

    e) 너트가 와셔에 대해 회전하도록 연결된 와셔와 너트를 포함하는 너트-와셔 조립체; 및

    f) 너트-와셔 조립체의 너트 상에서 나사산을 재-형성하는 나사산 형상을 포함하는 하나 이상의 나사산 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 U-볼트 조립체.

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