KR20100012446A - 나사 체결시 조립불량 방지구조를 갖는 체결나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사 체결시 조립불량 방지구조를 갖는 체결나사에 관한 것으로서, 체결나사는 나사가 형성되는 최초부분 즉, 불완전 나사부를 형성함에 있어, 체결대상물인 암나사에 체결나사를 리드각의 경사 기울기로 진입시킬 때 암나사의 나사산 경사각도와 동일한 각도의 나사산이 형성되도록 함으로써, 최초 나사의 체결시 나사산이 엇갈려 발생하는 면취 작용을 방지하여 전반적으로 발생할 수 있는 나사산의 변형 없이 정밀한 체결을 유도할 수 있기에 안정된 조립성을 갖게 한다.

이러한 점은 제품의 조립 안정성을 구가함과 동시에, 미세진동에 의해 쉽게 나사의 풀림을 방지할 수 있는 효과와 더불어 액체 및 기체를 배출하기 위한 드레인 체결나사 등 기계, 건축, 선박을 포함한 모든 사업, 가정용의 체결나사로서 광범위하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

체결나사, 불완전 나사부, 유효나사부, 암나사

Description

나사 체결시 조립불량 방지구조를 갖는 체결나사{The clamping screw having assembly badness prevention structure at screw fixing}

본 발명은 체결나사에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 체결나사에 있어, 나사의 단부로부터 나사산이 시작되는 불완전 나사부 부분을 개선하여 나사산의 단부를 암나사부에 체결시 발생하는 상대적인 체결부위의 변형을 방지하여 안정된 체결은 물론, 풀림이 쉽게 발생하지 않도록 한 나사 체결시 조립불량 방지구조를 갖는 체결나사에 관한 것이다.

일반적으로, 나사는 부재와 부재를 상호 연결하여 고정하거나, 결합하는 체결부재의 대표적인 부품으로 광범위하게 사용되고 있다.

나선의 방향에 따라 오른나사와 왼나사로 나뉘는데 오른나사는 축방향을 보고 시계방향으로 돌렸을 때 전진하게 되며 대부분의 나사는 오른나사를 사용한다.

또한 나사는 1줄 나선에 의해 만들어진 1줄 나사, 2줄의 나선이 원주상에서 180도의 위상차를 가지고 형성된 2줄 나사, 120도의 위상차를 가지고 형성된 3줄 나사 등이 있으며 이들을 여러줄 나사라고 한다.

나사는 용도에 따라 체결용 나사, 조정용 나사, 전동용 나사로 , 나사산의 모양에 따라 삼각나사, 각 나사, 사다리꼴 나사, 톱니 나사, 둥근 나사 등으로, 호칭에 따라 미터 나사, 인치 나사 등, 나사의 피치에 따라 보통 나사, 가는 나사 등 나뉘며 그 외의 여러 나사들이 있다.

보통 나사는 나사의 호칭 지름을 mm로 나타내고, 나사산의 각도는 60도이며 일반적으로 기계류에 많이 사용되는 나사이다.

상기한 바와 같은 체결나사는 수나사를 총칭하는 것으로서, 여기서 나사체결은 연결대상으로부터 가공된 암나사, 혹은 너트의 암나사에 체결하여 각각의 대상물을 연결, 결합하도록 한 것이다.

체결나사의 통상적인 각부 명칭은, 머리(육각머리, 사각머리, 렌치볼트 등)으로 이루어지고, 길이방향에 전반적으로 또는 일부만 나사산이 형성된다. 본 발명을 통한 체결나사의 머리는 렌치볼트머리를 일 예로서 도시한 것이다.

주지하는 바와 같이 나사산의 시작과 끝은 불완전 나사부로 이루어지고, 일정하게 형성된 나사산은 유효나사부로 명칭된다.

통상 나사산이 시작되는 불완전 나사부는 상대적인 암나사에 체결시 초기 진입을 용이하게 하기 위해 유효나사산의 외경보다 실질적으로 작게 형성되는 정도로서 가공된다.

첨부된 도 1은 종래 체결나사(1)의 체결되는 상태를 도시한 것으로서, 체결나사의 불완전 나사부(1-1)를 효율적으로 진입시키기 위해서는 5도 정도 기울기를 갖고 체결한다. 또는 거의 체결 대상부분인 암나사의 중심에 일치되도록 한 상태에서 체결하게 된다.

상기와 같은 체결에 있어, 불완전 나사부(1-1)는 체결대상물(2)의 암나사(2-1)에 최초 체결되는 부분에서 통상 작업자는 머리부(3)를 통해 힘을 가하게 되고, 여기서 가해지는 힘은 수동이거나 전동 공압 툴(tool)로서 체결하게 된다.

그러나, 상기와 같이 불완전 나사부(1-1)가 정확히 일치되어 체결되기란 쉽지 않다. 그 이유는 강압적인 힘을 가해 체결됨으로써, 최초 불안전 나사부 부분과 체결대상물(2)의 암나사(2-1)가 최초 접하는 부분이 제대로 일치되지 않은 상태에서 불완전 나사부의 최초 취약한 부분이나, 도는 상태 암나사의 불안전 나사부(1-1)가 상대적으로 훼손되고, 이어서 연속으로 진입하는 유효나사부(1-2) 또한 정상적인 체결보다는 나사산을 변형시키면서 체결이 이루어지게 된다.

실질적으로 나사산의 일직선상의 경사면, 플랭크(Flank)부분 또한 면취되는 형태가 되므로 체결나사의 체결이 완전히 이루어진 상태일지라도 실질적으로 강압적인 나사산의 변형과 머리의 저면 부분이 고정 또는 연결하고자 하는 대상물을 가압하는 형태로서 체결되는 것이다.

상기와 같은 점은 향후 체결나사를 풀어내는 과정에서도 역으로 나사산을 포함한 각 부분에 변형을 주게 된다.

상기한 바와 같은 변형은 유효나사부와 불완전 나사부의 나선 경사각이 동일하게 평행하여 상대 암나사에 체결에서 서로 엇갈린 면접촉으로서 나사산의 면취가 억지로 발생하기 때문에 이루어져 조립불량이 이루어지는 것이다.

상기와 같이 풀고, 조이는 동작이 반복됨에 한번 이상 반복됨에 따라 실질적으로 유효나사부와 체결대상인 암나사측 유효나사의 체결은 헐거운 상태로 만들게 되며, 이는 기계에 적용된 나사고정방식에서 기계작동에 따른 미세 진동에 나사의 풀림이 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 가령 체결나사가 드레인 나사로 적용 설치된 경우는 상기와 같은 체결부분의 이상으로 누수가 발생시키는 문제점이 있기 때뭄에 정확한 나사체결은 매우 중요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 직결나사를 제외한 모든 체결나사에 있어, 나사의 단부로부터 나사산이 시작되는 불완전 나사부 부분을 개선하여 나사산의 단부를 암나사부에 체결시 발생하는 상대적인 체결부위의 변형을 방지하여 안정된 체결은 물론, 풀림이 쉽게 발생하지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 길이방향의 단부로부터 나사산이 시작 형성되는 불완전 나사부와, 상기 불완전 나사부로부터 일정하게 경사각을 가지면서 형성되어 체결범위를 갖는 유효나사부로 이루어진 체결나사에 있어서,

상기 체결나사의 불완전 나사부는 체결대상물의 암나사에 체결나사를 리드각의 경사 기울기로 진입시킬 때 체결대상물의 암나사가 형성된 나사산 각도와 동일한 각도로서 상기 유효나사부가 시작되는 지점까지 형성되어 암나사가 형성된 초입부터 체결 안내되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 체결나사는 나사가 형성되는 최초부분 즉, 불완전 나사부를 형성함에 있어, 체결대상물인 암나사에 체결나사를 리드각의 경사 기울기로 진입시 킬 때 암나사의 나사산 경사각도와 동일한 각도의 나사산이 형성되도록 함으로써, 최초 나사의 체결시 나사산이 엇갈려 발생하는 면취 작용을 방지하여 전반적으로 발생할 수 있는 나사산의 변형 없이 정밀한 체결을 유도할 수 있기에 안정된 조립성을 갖게 한다.

이러한 점은 제품의 조립 안정성을 구가함과 동시에, 미세진동에 의해 쉽게 나사의 풀림을 방지할 수 있는 효과와 더불어 액체 및 기체를 배출하기 위한 드레인 체결나사 등 기계, 건축, 선박을 포함한 모든 사업, 가정용의 체결나사로서 광범위하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명인 체결나사를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 체결나사의 불완전 나사부의 범위를 보여주는 저면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 체결나사를 체결대상인 암나사에 체결되는 상태를 보여주는 정면도이다.

본 발명은, 길이방향의 단부로부터 나사산이 시작 형성되는 불완전 나사부(11)와, 상기 불완전 나사부(11)로부터 일정하게 경사각을 가지면서 형성되어 체결범위를 갖는 유효나사부(12)로 이루어진 체결나사(10)에 있어서,

상기 불완전 나사부(11)는 체결나사(10)의 중심이 5도의 경사기울기를 가질 때 체결대상물(20)의 암나사(21)가 형성된 나사산 각도와 동일한 각도로서 상기 유효나사부(12)가 시작되는 지점까지 형성되어 암나사(21)가 형성된 초입부터 체결 안내되도록 한 구조이다.

상기 체결대상물(20)은 단독적인 너트이거나, 암나사가 형성된 연결 모든 물품에 해당된다. 도시한 부분은 너트를 일 예로 도시한 것이다.

상기 불완전 나사부(12)의 나사산은 첨부된 도 3에서 도시되 바와 같이, 체결나사(10)의 단부로부터 90도 내지 120도의 각도로 유효나사부(12)가 시작되는 외경까지 형성된다.

도 3에서 도시된 A지점은 불완전 나사부(11)의 시작점을 나타내고, B지점은 불완전 나사부(11)가 끝나는 지점, 즉, 유효나사부(12)가 시작되는 지점을 나타낸다.

도면 중 미설명부호 13은 체결나사의 머리부를 나타낸다.

상기와 같은 구조로 이루어진 체결나사(10)의 체결은 불완전 나사부(11)를 최초 체결대상물(20)의 암나사(21)에 진입시키되, 5도 정도의 경사지게 기울인 상태에서 진입시켜 준다. 여기서 체결나사(10)는 각지거나 혹은 도시된 바와 같이 공구가 삽입되기 위한 체결홈이 형성된 머리부(13)를 통해 수동 또는 전동 공압 툴로서 작업한다.

상기와 같은 상태의 불완전 나사부(11)를 기울인 상태의 진입시점은 A지점부터 B지점은 상기 암나사(21)가 형성된 나사산의 각도와 동일한 위치로서 자연스럽게 나사가 서로 치합되어 체결되는 기초를 마련해 준다.

상기와 같은 상태에서 체결방향으로 회전력을 주면, 상기 불완전 나사부(11)가 종료되는 B지점, 즉 체결나사(10)의 유효나사부(12)가 시작되는 부분부터 정상적으로 체결대상물(20)의 암나사(21)가 형성된 유효나사부(12)와 맞물려 체결된다.

상기와 같이 체결되어 가는 상태는 첨부된 도 5에서 도시된 바와 같이, 이때 상기 불완전 나사부(11)가 시작되는 A지점이 암나사(21)의 산 부분에 위치할 때 그 반대측 B지점은 암나사(21)의 골 부분에 위치해 가면서 체결되고, 이어서 체결나사(10)의 유효나사부(12)는 정상적인 체결상태로 진입하여 안정된 체결을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같은 체결은 체결나사(10)의 유효나사부(12)와 체결대상물(20)의 암나사(21)부분이 상호 트러블 없이 자연스럽게 체결이 이루어지는 것으로서 각 대응되는 나사산의 변형이 방지되면서 체결되기 때문에, 종래 체결나사의 강압적인 체결에 비해 체결력을 향상시킬 수 있게 된다.

안정된 체결은 체결나사를 체결대상물로부터 풀어내거나 다시 조일 때 큰 트러블 없이 체결 및 해체가 진행되기 때문에 나사산 및 골 부분 또는 플랭크(Flank)부분에 손상을 가하지 않기 때문에 변형률이 매우 희박하다.

보편적인 공작기계 부분에 체결되는 체결나사의 적용은, 상술한 바와 같이 나사산의 정밀 치합이 이루어지기 때문에 진동에 쉽게 풀리지 않는 이점이 있다.

이는 비교적 나사를 풀고 조이는 용도의 체결나사로서 사용되는 곳에 유효 적절하게 사용할 수 있다. 그 예를 들면, 정밀 조립제품, 액체 및 기체를 배출하기 위한 드레인 체결나사 등의 용도로서 적합하게 사용할 수 있고, 이러한 제품적 용 예는 제품에 대한 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 체결나사의 체결상태를 도시한 정면도,

도 2는 본 발명인 체결나사를 도시한 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 체결나사의 불완전 나사부의 범위를 보여주는 저면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 체결나사를 체결대상인 암나사에 체결되는 상태를 보여주는 정면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ◎

10: 체결나사 11: 불완전 나사부

12: 유효나사부 13: 머리부

20: 체결대상물 21: 암나사

Claims (2)

1. 길이방향의 단부로부터 나사산이 시작 형성되는 불완전 나사부(11)와, 상기 불완전 나사부(11)로부터 일정하게 경사각을 가지면서 형성되어 체결범위를 갖는 유효나사부(12)로 이루어진 체결나사(10)에 있어서,

   상기 체결나사(10)의 불완전 나사부(11)는 체결대상물의 암나사에 체결나사를 리드각의 경사 기울기로 진입시킬 때 체결대상물(20)의 암나사(21)가 형성된 나사산 각도와 동일한 각도로서 상기 유효나사부(12)가 시작되는 지점까지 형성되어 암나사(21)가 형성된 초입부터 체결 안내되도록 한 것을 특징으로 하는 체결부의 변형방지구조를 갖는 체결나사.
2. 제1항에 있어서, 상기 불완전 나사부(12)의 나사산은 단부로부터 90도 내지 120도로 유효나사부(12)까지 형성된 것을 특징으로 하는 체결부의 변형방지구조를 갖는 체결나사.

Images