KR20100119003A

KR20100119003A - 체결부재 및 체결구조

Info

Publication number: KR20100119003A
Application number: KR1020107022436A
Authority: KR
Inventors: 고 마쓰바야시
Original assignee: 아트 스크류 코포레이션 리미티드
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-11-08
Also published as: CN102272466B; US20170023049A1; JP4806103B2; US9494182B2; JP5711408B2; EP2397707A4; US20110033263A1; TWI400394B; EP2397707A1; US9995334B2; TW201033485A; KR101230876B1; JP5572873B2; JP2014194282A; JPWO2010092817A1; EP2397707B1; JP2011179687A; WO2010092817A1; CN102272466A

Abstract

(과제)
높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있는 체결부재를 제공한다.
(해결수단)
나사 구조를 구비하고 나사산 정상부측의 상부와 나사골 바닥측의 하부를 구비하는 체결부재로서, 상기 상부에 형성된 압력측 플랭크면이 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 형성되고, 상기 하부의 적어도 일방의 측면이 대응하는 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성된 체결부재로 한다.

Description

체결부재 및 체결구조{FASTENER AND FASTENING STRUCTURE}

본 발명은, 나사 구조를 구비하는 체결부재(締結部材) 및 체결구조(締結構造)에 관한 것이다.

종래에 볼트나 너트 등의 나사 구조를 구비하는 체결부재가 널리 사용되고 있다. 실제로 볼트를 너트에 죄게 하는 것을 가능하게 하기 위해서는, 볼트의 외경(外徑) 및 유효지름, 너트의 내경(內徑) 및 유효지름에 대해서 치수상의 공차(公差)를 형성할 필요가 있다. 한편, 공차에 의하여 헐거움이 발생할 가능성이 있다. 종래에, 이러한 헐거움의 발생을 방지하기 위하여 다양한 고안이 이루어지고 있다.

특허문헌1, 2에는, 나사산의 압력측 플랭크면(壓力側 flank面)의 플랭크각(flank角)을 기준산 모양의 플랭크각보다도 작게 하고, 나사산의 유격측 플랭크면(遊隔側 flank面)의 플랭크각을 기준산 모양의 플랭크각보다도 크게 한 나사산을 일부에 구비하는 볼트 구조가 개시되어 있다.

특허문헌3에 개시되어 있는 체결부재는, 나사산의 정상에 나사의 축선(軸線)과 수직방향인 슬릿(slit)을 구비함과 아울러 넓게 형성된 바닥을 구비한다.

또한 나사산의 일부에 수지 피막층(樹脂被膜層)을 형성함으로써 헐거움을 방지하는 방법도 있다.

또한 본 발명에 관련된 종래기술로서, 특허문헌4에 개시되어 있는 체결나사가 있다.

특허문헌1 : 일본국 공개실용신안 실개소53-88664호 공보 특허문헌2 : 일본국 공개특허 특개평8-177839호 공보 특허문헌3 : 일본국 공개특허 특개평11-51033호 공보 특허문헌4 : 일본국 공개특허 특개2006-57801호 공보

특허문헌1의 체결부재를 너트에 나사결합 하면, 볼트의 압력측 플랭크면이 너트의 플랭크면을 적극적으로 가압하지만, 볼트의 나사산의 탄성변형을 재촉하는 구성을 구비하고 있지 않기 때문에, 볼트의 나사산과 너트의 나사산 사이에 큰 마찰력이 얻어지지 않아 높은 헐거움 방지효과를 나타낼 수 없다.

특허문헌2의 구성에서는, 볼트의 나사산 각도를 예를 들면 50도로 하고 볼트의 플랭크면과 너트의 플랭크면 사이에 간격부분을 발생시켜서 탄성변형을 허용하고 있지만, 이러한 간격부분에서는 나사산이 충분하게 탄성변형 할 수 없어 개량의 여지가 있다.

특허문헌3의 구성에서는, 체결시에 나사산 정상부의 슬릿이 형성되는 나사산 정상부에서 프랑크가 탄성변형 하여 스프링백(spring back) 하지만, 슬릿의 크기(깊이)의 정도밖에 스프링백 하지 않기 때문에 큰 마찰력은 얻어지지 않아 충분한 헐거움 방지효과를 발휘하지 못한다.

또한 나사산의 일부에 수지 피막층을 형성함으로써 헐거움을 방지하는 방법에서는, 나사의 재사용시에 수지 피막층을 다시 형성하지 않으면 안되어 번거롭다. 또한 볼트와 너트를 접촉시킴으로써 마찰력에 의하여 헐거움을 방지하는 방법에서는, 마찰 토크(摩擦 torque(프리베일링 토크(prevailing torque))가 발생하기 때문에 토크 관리가 어려운 뿐만 아니라 상응한 힘으로 체결하여야만 하기 때문에 작업성이 나쁘다.

또한 종래의 구성에서는, 좌면(座面)의 스프링 영구변형(spring set)에 의하여 작은 미끄러짐(소위 「초기 헐거움」)이 발생한다. 이 초기 헐거움을 방치하면, 피체결물(被締結物)이 미끄러짐을 일으켜 볼트에 과도한 응력 집중(應力集中이 발생하여 볼트가 파단(破斷)될 우려가 있다. 이러한 초기 헐거움의 발생을 방지하는 것이 곤란하여 체결을 증가시키는 것에 의하여 대처하는 수 밖에 없었다.

또한 볼트나 너트에 용융 아연 도금(溶融亞鉛鍍金)을 실시할 경우에, 도금의 두께에 의하여 볼트와 너트가 결합하지 않게 되는 것을 방지하기 위해서, 너트를 통상보다도 크게 깍을(즉 「오버탭(over tap)」시킬) 필요가 있다.

보통 오버탭은, M10나사의 경우에 약 0.40mm∼약0.80mm 형성한다. 이러한 오버탭을 특허문헌1, 2의 볼트 구조에 적용하면, 볼트의 플랭크면과 너트의 플랭크면과의 간격(틈)이 커지므로, 볼트의 플랭크면과 너트의 플랭크면과의 마찰력이 대폭적으로 저하하거나 마찰력이 얻어지지 않게 된다. 그 때문에 특허문헌1, 2의 볼트 구조에 대하여, 헐거움 방지효과를 유지하면서 용융 아연 도금과 같은 두꺼운 도금을 실시하는 것은 매우 곤란하다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 다음의 목적의 적어도 1개를 구비하는 것이다.

(1)높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있는 체결부재 또는 체결구조를 제공한다.

(2)통상의 볼트와 같이 체결할 수 있음으로써 토크 관리를 쉽게 하고, 재사용이 용이한 체결부재 또는 체결구조를 제공한다.

(3)체결부재의 제1나사산에 걸리는 하중 부담을 균일하게 하고, 응력집중을 방지함으로써 피로 강도(疲勞强度)를 향상시키는 체결부재 또는 체결구조를 제공한다.

(4)초기 헐거움의 발생이 방지되는 체결부재 또는 체결구조를 제공한다.

(5)헐거움 방지효과를 유지하면서 두꺼운 도금을 실시하는 것이 가능한 체결부재 또는 체결구조를 제공한다.

본 발명은 이상의 목적의 적어도 1개를 달성하기 위하여 이하에 나타나 있는 체결부재를 제공한다.

즉 본 발명은, 나사 구조를 구비하고, 나사산 정상부측의 상부와 나사골 바닥측의 하부를 구비하는 체결부재로서, 상부에 형성된 압력측 플랭크면이 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 형성되고, 상기 하부의 적어도 일방의 측면이 대응하는 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성된 체결부재로 한다.

본 발명의 체결부재는, 나사산 정상부측의 상부에 형성된 압력측 플랭크면이 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 형성되어 있기 때문에, 상대측 체결부재에 체결하면 압력측 플랭크면이 상대측 체결부재에 의하여 가압된다.

체결부재의 나사산의 하부는 그 측면이 대응하는 플랭크면보다 내측에 존재하고, 하부의 측면은 내측으로 도려내어진 형상이 되므로, 당해 가압에 의하여 나사산의 하부가 탄성변형 하여 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면에 대한 반력(스프링백)이 나사산 전체에 발생한다.

이에 따라 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력이 증가하여, 높은 헐거움 방지효과를 발휘한다.

또한 체결부재의 압력측 플랭크면이 상대측 체결부재에 의하여 가압되어서 나사산의 하부가 탄성변형 하기 때문에, 나사산 전체가 상대측 체결부재를 따라 일어서게 된다.

이에 따라 오버탭이 형성되되어 있어도, 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면이 반드시 접촉하기 때문에, 체결부재와 상대측 체결부재와의 간격(틈)의 크기에 관계없이 나사산에 상대측 체결부재에 대한 반력(스프링백)이 발생하여 헐거움 방지의 효력을 발휘한다.

따라서 본 발명의 체결부재의 상대측 체결부재에 오버탭을 형성하여도 헐거움 방지효과가 저하되지 않고, 본 발명의 체결부재에 대하여 헐거움 방지효과를 유지하면서 두꺼운 도금을 실시할 수 있다.

또한 본 발명의 체결부재는, 나사산의 반력(스프링백)에 의하여 체결부재의 좌면에 있어서도 마찰력이 증가한다.

이에 따라 좌면의 스프링 영구변형에 의한 초기 헐거움이 방지되어, 초기 헐거움에 기인하는 체결부재의 파단이 방지되어서 신뢰성이 향상된다. 또한 초기 헐거움에 대한 체결을 증가시킬 필요가 없기 때문에 작업성이 향상된다.

또한 본 발명의 체결부재를 체결상태로부터 비체결상태로 되돌리면, 나사산 전체가 체결전의 상태(압력측 플랭크면이 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 위치하는 상태)로 되돌아간다.

이에 따라 특별한 처리를 요하는 않아 본 발명의 체결부재를 반복하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 체결부재는 체결시에 나사산의 하부가 탄성변형 하기 때문에 상대측 체결부재에 상처를 내지 않아, 반복하여 사용하여도 헐거움 방지의 효과가 저하하지 않는다.

도1은, 본 발명의 실시예1의 나사산(10)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 정면도.
도2는, 도1에 있어서 파선으로 나타나 있는 부분A에 있어서 축선(5)을 포함하는 단면 확대도.
도3은, 실시예1의 볼트(1)와 그 상대측 체결부재인 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(10)을 나타내는 단면도.
도4는, 본 발명의 실시예2의 나사산(1a)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도.
도5는, 본 발명의 실시예3의 나사산(101)을 구비한 볼트(100)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도.
도6은, 실시예3의 볼트(100)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(101)을 나타내는 단면도.
도7은, 실시예3의 볼트(100)의 제조방법을 설명하기 위한 요부 단면도.
도8(A)는, 본 발명의 실시예4의 나사산(200)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도.
도8(B)는, 실시예4의 나사산(200)에 있어서 압력측의 측면(215)의 단면 확대도.
도9는, 본 발명의 실시예5의 나사산(200')을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도.
도10(A)는, 본 발명의 실시예6의 나사산(310)을 구비한 볼트(300)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도.
도10(B)는, 실시예6의 볼트(300)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(310)을 나타내는 단면도.
도11(A)는, 본 발명의 실시예7의 나사산(410)을 구비한 볼트(400)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도.
도11(B)는, 실시예7의 볼트(400)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서의 나사산(410)을 나타내는 단면도.
도12(A)는, 본 발명의 실시예8의 나사산(510)을 구비한 볼트(500)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도.
도12(B)는, 실시예8의 볼트(500)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(510)을 나타내는 단면도.
도13(A)는, 실시예9의 나사산(610)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도.
도13(B)는, 실시예9의 볼트(1)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(610)을 나타내는 단면도.
도14(A)는, 실시예10의 나사산(710)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도.
도14(B)는, 실시예10의 볼트(1)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(710)을 나타내는 단면도.
도15는, 시험품(JIS규격품, 실시예5, 실시예9)의 볼트에 대하여 체결후에 느슨해질 때까지의 시간을 측정한 진동시험의 시험결과를 나타내는 도표.

이하, 본 발명의 각 국면에 대하여 상세하게 설명한다.

[제1, 제6, 제7의 국면]

제1국면의 체결부재는, 나사 구조를 구비하고, 나사산 정상부측의 상부와 나사골 바닥측의 하부를 구비한다.

본 명세서에서 「나사 구조」라 함은, 원기둥 모양의 본체부에 있어서 그 측면에 선단부를 향하여 나선(螺旋) 모양으로 형성된 나사산과 나사골을 구비하는 구조를 가리킨다.

또한 「상부」라고 함은, 기준산 모양의 유효지름을 규정하는 가상 원기둥보다도 나사산 정상측을 가리킨다. 「하부」라고 함은, 가상 원기둥보다도 나사골 바닥측을 가리킨다. 「유효지름」이라고 함은, 기준산 모양에 있어서의 축선의 방향으로 계측한 나사홈의 폭과 나사산의 폭이 동일해지는 것 같은 가상적인 원기둥의 지름이며, 「유효지름을 규정하는 가상 원기둥」이라고 함은 상기 가상적인 원기둥을 가리킨다.

나사산의 상부는, 기준산 모양의 유효지름을 규정하는 가상 원기둥보다도 나사산 정상부측의 영역이기 때문에, 압력측 플랭크면이 충분히 확보되어 있다.

이에 따라 상부에 형성된 압력측 플랭크면에 있어서, 상대측 체결부재와의 접촉면적을 확보할 수 있다.

제6국면은, 상부의 나사산의 각도가 기준산 모양의 나사산의 각도와 대략 동일하다. 제6국면에 의하면, 체결상태에 있어서 나사산이 탄성변형 하여도 유격측 플랭크면이 상대측 체결부재의 플랭크면에 접촉하지 않기 때문에, 체결시에 필요 이상의 힘을 필요로 하지 않고 높은 헐거움 방지효과를 발휘한다.

또한 본 명세서에서 말하는 「기준산 모양」이라고 함은, 예를 들면 JIS규격에서 규정되는 이론상의 나사산 형상으로서, 나사산의 각도가 60도이고 또한 양 플랭크각이 30도로서 플랭크면이 축선에 수직대칭으로 형성되는 나사산 형상 또는 위트워드 나사(whitworth screw)의 나사산 형상에 준한 나사산 형상으로서, 나사산의 각도가 55도이고 또한 양 플랭크각이 27.5도이며 플랭크면이 축선에 수직대칭으로 형성되는 나사산 형상을 가리킨다. 따라서 볼트의 나사산의 각도는 예를 들면 약60도 또는 약55도가 된다.

제1국면에 있어서, 압력측 플랭크면은 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 형성된다.

압력측 플랭크면의 형상은 보통 평면 형상이지만, 이것에 한정되지 않고 좌면측을 향하여 만곡하는 R면 형상(R面形狀)이더라도 좋다.

압력측 플랭크면의 플랭크각은, 기준산 모양의 플랭크각보다도 작게 하는 것이 바람직하다.

이에 따라 체결할 때에, 체결부재의 좌면에 피체결부재가 닿을 때까지는 용이하게 체결부재를 나사삽입 할 수 있음과 아울러 체결을 시작하면 나사산이 서서히 탄성변형 하여 스프링백 효과(springback 效果)에 의하여 헐거움 방지효과를 발휘한다.

또한 체결부재를 체결함에 따라서, 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 플랭크면과의 접촉면적이 서서히 늘어나기 때문에, 나사산이 탄성변형 하기 쉬어 스프링백 효과가 확실하게 얻어지기 때문에 헐거워지기 어려워진다.

또한 「플랭크각」이라 함은, 축에 수직인 선과 플랭크면이 이루는 각을 가리킨다.

제7국면은, 상부의 나사산의 각도가 60도이며, 압력측 플랭크면의 플랭크각이 0도보다 크고 30도보다 작다.

제7국면에 의하면, 스프링백 효과가 얻어지기 쉬워 헐거움 방지효과를 더 높일 수 있다.

또한 압력측 플랭크면의 플랭크각은 약18도 ∼ 약26도로 하는 것이 바람직하다.

유격측 플랭크면의 플랭크각은, 압력측 플랭크면의 플랭크각을 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 유격측 플랭크면의 플랭크각은 기준산 모양의 플랭크각보다도 크게 할 수 있고, 기준산 모양의 나사산 각도로부터 좌면측의 플랭크각을 뺀 것을 유격측 플랭크면의 플랭크각으로 할 수 있다. 유격측 플랭크면의 플랭크각은 30도보다 크고 60도미만, 바람직하게는 약34도 ∼ 약42도로 하면 좋다.

제1국면에 있어서, 하부의 적어도 일방의 측면은 대응하는 플랭크면의 연장선보다도 내측에 위치한다.

그 때문에, 플랭크면의 연장선을 따라 하부의 측면을 형성하는 경우와 비교하여 하부가 얇게 형성되게 된다. 이에 따라 하부에 있어서의 탄성변형이 허용되어, 나사산 전체를 휘게 할 수 있다.

[제2국면]

제2국면은, 제1국면에 있어서 체결부재의 축선을 포함하는 단면(斷面)에 있어서, 하부의 적어도 일방의 측면의 형상이 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡하는 곡면 형상이거나, 또는 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측에 배치된 평면 형상과 당해 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡하는 곡면 형상을 조합시킨 형상이다.

하부의 측면의 형상을, 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡하는 곡면으로 하였을 경우에, 그 곡면의 형상은, 일정한 곡률반경을 구비하는 R면 형상 또는 다른 곡률반경을 구비하는 복수의 곡면을 조합시킨 복합 R면 형상으로 하면 좋다.

또한 하부의 측면의 형상을, 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측에 배치된 평면 형상과 당해 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡하는 곡면 형상을 조합시킨 형상으로 하였을 경우에, 당해 평면 형상은 체결부재의 축방향과 수직인 면으로 하고 당해 곡면 형상을 상기의 R면 형상 또는 복합 R면 형상으로 하면 좋다.

그리고 곡면 형상인 하부의 측면의 하부 테두리와 나사골 바닥(인접하는 나사산의 측면과의 연결부)이 매끄럽게 연속하여 나사골 부분의 전체가 곡면 형상이 되는 것이 바람직하다.

제2국면에 의하면, 하부가 충분하게 얇게 되므로 체결상태에 있어서 하부가 탄성변형 하여 나사산 전체가 휘기 때문에, 체결부재에 체결된 상대측 체결부재에 대한 반력(反力)(스프링백)이 늘어남으로써 마찰력도 증대하여 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

이 때에, 나사산의 하부에 곡면 형상이 형성되어 있기 때문에 나사산의 하부는 소성변형(혹은 크랙의 형성) 하기가 어려워진다. 일반적으로, 체결부재에 강한 체결력이 작용하는 경우에, 그 나사골 바닥 또는 그 근방에 응력(應力)이 집중하기 쉬어 당해 부분에 있어서 소성변형(또는 크랙 형성)이 발생하기 쉽다.

따라서 제2국면과 같이 나사산의 하부에 곡면 형상을 형성하면 응력이 분산되어지므로, 하부의 항복(降伏)을 피하면서 나사산이 더 크게 탄성변형 할 수 있고, 그 결과로 나사산의 반력(스프링백)도 커지게 된다. 바꾸어 말하면, 하부가 소성변형하기 어려워지므로 나사산을 더 확실하게 탄성변형 시키게 된다.

[제3국면]

제3국면은, 제1국면 또는 제2국면에 있어서, 유격측 플랭크면의 하단이 기준산 모양의 유효지름을 나타내는 가상 원기둥보다도 나사산 정상부측에 위치하고, 하부에 있어서의 유격측의 측면이 유격측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 하부에 있어서의 유격측의 측면이 유격측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되어 있다.

여기에서 「유격측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되어 있다」라고 함은, 나사산의 상부에 있어서의 유격측 선단(즉 유격측 플랭크면의 하단)로부터 직접 하부에 있어서의 유격측의 측면이 형성되어 있는 것을 가리키는 것으로서, 유격측 플랭크면과 유격측의 측면이 유격측 플랭크면의 하단에서 접촉하도록 형성되어 있는 것을 말한다.

제3국면에 의하면, 하부에 있어서의 유격측의 측면의 넓은 범위가 도려내어져서 하부가 한층 더 얇게 되기 때문에, 나사산이 유격측으로 탄성변형 하기 쉬어지므로 나사산이 유격측으로 휘어서 반력(스프링백)이 보다 커져 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[제4국면]

제4국면은, 제1국면 또는 제2국면에 있어서, 압력측 플랭크면의 하단이 유격측 플랭크면의 하단보다도 나사산 정상부측에 위치하고, 압력측의 측면이 압력측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 압력측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되고, 하부에 있어서의 유격측의 측면이 유격측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 유격측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되어 있다.

제4국면에 의하면, 하부에 있어서의 압력측의 측면이 유격측의 측면보다도 넓은 범위로 도려내어지기 때문에, 하부에 있어서의 압력측의 측면이 한층 더 얇게 되고, 하부에 있어서의 유격측의 측면은 압력측보다도 두껍게 된다.

이러한 형상에 의하면, 체결상태에 있어서 나사산은 좌면측으로부터 압력을 받지만, 나사산의 휨은 작도록 억제된다. 그 결과, 나사산의 압력측 플랭크면에 응력이 집중하고, 압력측 플랭크면의 형성 재료가 압력측 플랭크면을 따라 탄성변형 하여 여기에 높은 마찰력이 발생하기 때문에, 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[제5국면]

제5국면은, 제4국면에 있어서, 압력측 플랭크면의 하단이 기준산 모양의 유효지름을 나타내는 가상 원기둥보다도 나사산 정상부측에 위치하고, 유격측 플랭크면의 하단이 가상 원기둥보다도 나사골 바닥측에 위치한다.

제5국면에 의하면, 제4국면의 작용·효과를 더 확실하게 얻을 수 있다.

[제8국면]

제8국면은, 제1국면 또는 제2국면에 있어서, 상부의 나사산의 각도가 기준산 모양의 나사산의 각도보다 크고, 압력측 플랭크면의 플랭크각이 기준산 모양의 나사산의 압력측 플랭크면의 플랭크각과 대략 동일하다.

제8국면에서는, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결하면, 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면이 체결부재의 압력측 플랭크면을 가압한다. 여기에서 체결부재의 압력측 플랭크면의 플랭크각이 기준산 모양의 나사산의 압력측 플랭크면의 플랭크각과 대략 동일하기 때문에, 체결부재의 압력측 플랭크면은 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과 평행하게 되어 있다.

그 때문에 제8국면에 의하면, 체결부재의 압력측 플랭크면의 대략 전체면이 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면에 의하여 눌리어지고, 여기에 안정되고 강한 압력이 발생함으로써 양 압력측 플랭크면에 강한 마찰력이 얻어지므로 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[제9국면]

제9국면은, 제1∼제8국면의 체결부재와 그 체결부재에 체결되는 상대측 체결부재를 구비하고, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면이 체결부재의 압력측 플랭크면을 가압함으로써, 체결부재의 하부가 탄성변형 하여 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력이 증가한다.

제9국면에 의하면, 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력이 증가함으로써 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

여기에서 상대측 체결부재의 종류는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 유니파이 나사(unified screw thread), 위트워드 나사 등 공지의 규격에 준한 나사 구조를 구비하는 것을 채용하면 좋다.

[제10국면]

제10국면은, 제9국면에 있어서, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 체결부재의 나사산 정상부가 상대측 체결부재의 나사골 바닥에 접촉한다.

제10국면에 의하면, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결하면, 체결부재의 좌면에 힘이 가해질 때까지는 적은 저항으로 체결할 수 있지만, 좌면체결(座面締結)에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 체결부재의 압력측 플랭크면이 상대측 체결부재의 압력측 프랑크에 가압됨으로써, 체결부재의 나사산이 유격측으로 일어선다. 이에 따라 체결부재의 나사산이 압력측으로 스프링백 하여 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력이 증가한다.

또한 제10국면에 의하면, 체결부재의 나사산이 유격측으로 일어섬으로써 나사 외경이 커지고, 체결부재의 나사산 정상부가 상대측 체결부재의 나사골 바닥에 접촉하여 나사산 정상부가 나사골 바닥에 의하여 구속된다. 이 구속력이, 체결부재의 압력측 플랭크면과 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력에 더하여짐으로써 체결부재의 반경방향의 헐거움이 방지되어, 전체로서 한층 더 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

제10국면에 있어서, JIS규격이나 ISO규격에 준한 상대측 체결부재를 사용하는 경우에, 체결부재의 나사산의 외경은 JIS규격 또는 ISO규격의 외경(즉 기준산 모양의 나사산의 외경)보다도 커지게 된다. 따라서 체결부재의 나사산 정상은 기준산 모양의 나사산의 나사산 정상보다도 높아진다. 또한 체결부재의 나사산의 피치는 상대측 체결부재의 나사골의 피치와 동일하기 때문에, 체결부재의 나사산의 각도는 기준산 모양의 나사산의 각도보다도 작아진다.

그런데, 상대측 체결부재의 나사골의 곡경(谷徑)을 작게 함으로써 체결시에 체결부재의 나사산 정상이 상대측 체결부재의 나사골 바닥에 접촉하도록 하여도 좋다.

[제11국면]

제11국면은, 제9국면에 있어서, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 체결부재의 유격측 플랭크면이 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면에 접촉한다.

제11국면에 의하면, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결하면, 체결부재의 좌면에 힘이 가해질 때까지는 적은 저항으로 체결할 수 있지만, 좌면체결에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 나사산이 일어서서 체결부재의 유격측 플랭크면이 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면에 접촉하여 눌리어지고, 여기에 강한 마찰력이 발생하고, 이 마찰력이 압력측 플랭크면의 마찰력에 더해짐으로써 전체로서 한층 더 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

제11국면은, 체결부재의 유격측 플랭크면에 팽창부를 형성함으로써 실현된다. 팽창부를 형성하면, 체결상태에 있어서 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면과의 사이의 마찰력을 보다 증강시킬 수 있다.

팽창부의 형상은, 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면과 평행하게 한다. 이에 따라 팽창부와 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면과의 간섭을 피함과 아울러 팽창부가 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면에 눌리어져 강한 마찰력이 얻어진다.

그리고 팽창부는, 유격측 플랭크면의 하단으로부터 나사산 정상부를 향하여 서서히 팽창하도록 형성한다. 이에 따라 좌면체결에 의하여 나사산은 그 유격측 플랭크면의 나사산 정상부측이 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면을 향하도록 일어서기 때문에, 팽창부를 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면으로 한층 더 강하게 가압할 수 있다.

[제12국면]

제12국면은, 제11국면에 있어서, 체결부재의 나사산 정상부의 근방을 압력측 플랭크면을 향하여 하강경사 하도록 베어낸 절단면이 형성되어 있다.

제12국면에 의하면, 체결부재를 상대측 체결부재에 체결하면, 좌면체결에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 체결부재의 압력측 플랭크면이 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면에 가압된다.

이 때에, 체결부재의 압력측 플랭크면에 있어서 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면에 최초로 접촉하는 것은, 나사산 정상부가 되는 절단면의 상단 근방이 아니라 압력측 플랭크면의 상단이 된다.

이에 따라 체결부재를 상대측 체결부재에 체결함에 따라서, 체결부재의 압력측 플랭크면이 상단측에서 하단측을 향하여 서서히 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면에 접촉하여 가압되어, 체결부재의 나사산이 유격측으로 일어섬으로써 체결부재의 나사산 정상부가 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면측으로 이동하고, 체결부재의 유격측 플랭크면이 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면에 접촉하게 된다.

그 결과, 체결부재의 나사산은, 압력측 플랭크면과 유격측 플랭크면의 양방에서 마찰력이 얻어지므로 한층 더 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

여기에서, 본 발명의 체결부재의 제조방법은 특별하게 한정되지 않고, 평다이스식(平dies式), 실리던 다이스식(cylindrical dies式), 플래네터리 다이스식(planetary dies式), 로터리 다이스식(rotary dies式) 등의 전조(轉造), 절삭(切削), 주조(鑄造), 단조(鍛造), 사출성형(射出成形) 등 공지의 방법을 채용하면 좋다.

전조를 채용하는 경우는, 1공정으로 나사산을 형성하더라도 좋고, 2공정으로 나사산을 형성하더라도 좋다. 2공정으로 나사산을 형성하는 경우에, 예를 들면 기준산 모양보다도 내측이 되도록 하부의 측면의 형상을 형성하고, 상부 형성용 볼록부를 형성하는 제1의 스텝과, 상부 형성용 볼록부를 변형시켜 압력측 플랭크면의 일부가 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측에 위치하도록 압력측 플랭크면의 형상을 형성하는 제2의 스텝으로 하면 좋다.

이하, 본 발명을 구체화한 각 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 각 실시예에 있어서, 동일한 구성부재 및 구성요소에 관해서는 부호를 동일하게 함과 아울러 동일한 내용의 것에 관해서는 중복 설명을 생략한다.

또한 각 실시예를 적절하게 조합시켜서 실시하더라도 좋고, 그 경우에는 조합시킨 각 실시예의 작용·효과를 합친 효과 혹은 상승효과를 얻을 수 있다.

[실시예1]

도1은, 실시예1의 나사산(10)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 정면도다.

체결부재인 볼트(1)는 볼트 구조를 구비하고, 두부(2), 원기둥부(3), 나사부(4)를 구비한다. 두부(2)의 이면(裏面)에는 좌면(20)이 형성되어 있다. 나사부(4)에는 나사산(10)이 형성되어 있다.

도2는, 도1에 있어서 파선으로 나타나 있는 부분A에 있어서 축선(5)을 포함하는 단면 확대도다.

부호6의 파선은 기준산 모양의 유효지름을 규정하는 가상 원기둥을 나타내고, 부호7의 파선은 기준산 모양을 나타낸다. 기준산 모양(7)은 JIS규격에 준한 형상으로서, 나사산(10)의 각도(θ1)는 60도, 압력측 플랭크면(73)의 플랭크각 및 유격측 플랭크면(74)의 플랭크각은 어느 것이나 모두 30도다. 부호 75, 76으로 나타내는 파선은 나사의 축방향과 수직인 가상선(假想線)을 나타낸다.

나사산(10)은, 가상 원기둥(6)보다도 나사산 정상부(10a)측의 상부(11)와, 가상 원기둥(6)보다도 나사골 바닥(10b, 10c)측의 하부(12)를 구비한다.

상부(11)는 압력측 플랭크면(13)과 유격측 플랭크면(14)을 구비한다.

압력측 플랭크면(13)은, 기준산 모양(7)의 나사골 바닥(71)을 지나는 가상선(13a)을 따라 형성되어 있고, 가상선(13a)과 가상선(75)이 이루는 각도(β)는 약22도다.

유격측 플랭크면(14)은, 기준산 모양(7)의 나사골 바닥(72)을 지나는 가상선(14a)을 따라 형성되어 있고, 가상선(14a)과 가상선(76)이 이루는 각도(γ)는 약38도다.

가상선(13a)과 가상선(14a)이 이루는 각도(α)는 약60도다.

나사산(10)에 있어서, 각도(α)는 상부(11)의 나사산의 각도에, 각도(β)는 압력측 플랭크면(13)의 플랭크각에, 각도(γ)는 유격측 플랭크면(14)의 플랭크각에 각각 상당한다.

나사산(10)의 피치는 기준산 모양(7)의 나사산과 동일하다.

실시예1의 나사산(10)은, 기준산 모양(7)의 나사골 바닥(71, 72)을 기점(起點)으로 하고, 기준산 모양(7)의 나사산의 각도(θ1)(=α)를 유지한 채로 기준산 모양(7)을 좌면(20)측(압력측)으로 경사시킨 형상으로 되어 있다.

달리 본다면, 기준산 모양(7)에서는 그 정상부는 나사골 바닥(71, 72)의 중앙의 반경방향 외측에 위치하지만, 실시예1의 나사산에서는 기준산 모양(7)의 나사골 바닥(71, 72)을 기점으로 하고, 그 정상부(10a)가 좌면(20)에 가까운 계곡부(71)측으로 시프트하고 있는 것이다.

하부(12)는, 좌면측(압력측)의 측면(15)과 나사 선단측(유격측)의 측면(16)을 구비한다. 측면(15)은, 압력측 플랭크면(13)의 연장선에 상당하는 가상선(13a)으로부터 내측으로 만곡(彎曲)하여 형성되어 있다. 측면(15)은, 인접하는 나사산(도면에는 나타내지 않는다)의 유격측의 측면과 연속한 R면 형상이며, 그 바닥부가 나사골 바닥(10b)이 된다.

측면(16)은, 유격측 플랭크면(14)의 연장선에 상당하는 가상선(14a)으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있다. 측면(16)은, 인접하는 나사산(도면에는 나타내지 않는다)의 나사 선단측의 측면과 연속한 R면 형상이며, 그 바닥부가 나사골 바닥(10c)이 된다.

도3은, 실시예1의 볼트(1)와 그 상대측 체결부재인 너트(8)를 체결한 상태에 있어서의 나사산(10)을 나타내는 단면도다.

너트(8)는 JIS규격에 준한 너트 구조를 구비하는 상대측 체결부재로서, 너트(8)의 나사골 바닥(80)의 각도(θ2)는 60도다.

볼트(1)를 너트(8)에 체결하면, 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)이 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)을 가압한다.

하부(12)의 양 측면(15, 16)은 내측을 향하는 큰 R면 형상이며, 하부(12)는, 기준산 모양(7)에 비하여 내측으로 도려내어져서 그 두께가 얇게 되어 있다.

이에 따라 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 의한 가압에 따라 나사산(10) 전체가 탄성변형 한다.

그 결과, 도3에 나타나 있는 바와 같이 나사산(10)은 파선으로 나타낸 미체결상태로부터, 나사산(10) 전체가 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)을 따라 일어서서 실선으로 나타낸 체결상태가 된다.

이에 따라 나사산(10)이 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 대한 반력(스프링백)이 발생하고, 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81) 사이의 마찰력이 증가하여 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

또한 오버탭이 형성되어 있어도, 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)이 반드시 접촉하기 때문에, 압력측 플랭크면(13, 81)의 간격(틈)의 크기에 관계없이 나사산(10)에 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 대한 반력(스프링백)이 발생하여 헐거움 방지의 효력을 발휘한다.

따라서 너트(8)에 오버탭을 형성하여도 헐거움 방지효과가 저하되지 않기 때문에, 볼트(1)나 너트(8)에 용융 아연 도금을 효과적으로 실시할 수 있다.

나사산(10)의 상부(11)는 기준산 모양(7)의 유효지름을 규정하는 가상 원기둥(6)보다도 나사산 정상부(10a)측의 영역이기 때문에, 압력측 플랭크면(13)이 충분히 확보되어 있다.

이에 따라 도3에 나타나 있는 바와 같이, 체결상태에 있어서 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)의 접촉면적이 확보되어 높은 마찰력이 얻어진다.

또한 나사산(10)의 각도(α)는 너트(8)의 나사골 바닥(80)의 각도와 대략 동일한 60도이기 때문에 너트(8)의 나사골에 나사산(10) 전체가 탄성변형 하기 위한 공간이 확보되고 또한 체결상태에 있어서 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)의 대략 전체면이 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 접촉하기 때문에, 한층 더 높은 마찰력이 얻어지므로 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

도2에 나타나 있는 바와 같이 비체결상태에서는, 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)의 플랭크각(β)은 약22도이며, 나사산(10)의 유격측 플랭크면(14)의 플랭크각(γ)은 약38도다.

이들 플랭크각은 JIS규격의 기준과는 다르지만, 어느 것이나 모두 볼트(1)와 너트(8)의 간격(틈)의 범위내이다. 그 때문에 좌면체결력(座面締結力)이 발생할 때까지는, 볼트(1)와 너트(8) 사이의 마찰 토크가 작아 스트레스 없이 나사삽입이 가능하다.

그 후에 더 나사삽입 하면 좌면체결력이 발생하고, 상기한 바와 같이 나사산(10)의 탄성변형에 의한 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 실시예1의 나사산(10)을 구비한 볼트(1)는, 너트(8)에 대한 나사삽입의 용이성 및 헐거움 방지라고 하는 상반되는 작용효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한 볼트(1)의 나사산(10)에 걸리는 하중은, 나사산(10) 자체가 탄성변형 하기 때문에, 너트(8)의 복수의 나사골의 측면에 접촉하는 다른 나사산(10)으로 분산된다. 이에 따라 너트(8)와 접촉하는 볼트(1)의 나사산(10) 중에서 가장 좌면측에 위치하는 나사산(10)(제1나사산)에 대한 하중의 집중이 완화되어, 볼트(1)의 피로 강도가 향상된다.

또한 나사산(10)의 반력(스프링백)에 의하여 좌면(20)(도1 참조)에 있어서도 마찰력이 증가한다. 이에 따라 좌면(20)의 스프링 영구변형에 의한 초기 헐거움이 방지되어, 초기 헐거움에 기인하는 볼트(1)의 파단이 방지되어서 신뢰성이 향상된다. 또한 초기 헐거움에 대한 체결 증가를 할 필요가 없기 때문에 작업성도 향상된다.

그리고 도3에 나타내는 체결상태에서는 볼트(1)의 나사산(10)의 형성재료가 탄성변형 하지만, 도2에 나타내는 비체결상태로 되돌아가면 나사산(10)의 하부(12)의 탄성력에 의하여 원래의 상태, 즉 압력측 플랭크면(13)이 기준산 모양(7)의 압력측 플랭크면(73)보다도 좌면측에 위치한 상태에 되돌아간다.

이에 따라 나사산(10)에 특별한 처리를 요하지 않아 반복하여 사용할 수 있다. 또한 체결상태에 있어서 나사산(10)의 하부(12)가 탄성변형 하기 때문에, 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 상처를 내기 어려우므로 반복하여 사용하여도 헐거움 방지의 효과가 저하하지 않는다.

한편 실시예1은 우나사의 볼트(1)에 적용한 것이지만, 좌나사의 볼트에 적용하는 것도 가능하고, 좌나사에 적용한 경우에서도 우나사에 적용한 경우와 동일한 작용·효과가 얻어진다.

[실시예2]

도4는, 실시예2의 나사산(1a)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도다.

나사산(1a)의 압력측 플랭크면(13b)의 하단(13c)은, 가상 원기둥(6)보다도 하측(축선(5)측)에 위치한다. 즉 압력측 플랭크면(13b)은 상부(11)로부터 하부(12)에 걸쳐 형성되어 있다.

나사산(1a)에 있어서 하부(12)의 압력측에는, 압력측 플랭크면(13b)의 하단(13c)으로부터 나사골 바닥(10b)으로 연속하여 가상선(13a)보다도 내측으로 만곡하는 R면 형상의 측면(15a)이 형성되어 있다.

즉 측면(15a)은, 나사산(1a)에 있어서의 하부(12)에만 형성되어 있다.

나사산(1a)의 유격측 플랭크면(14b)의 하단(14c)은 가상 원기둥(6)보다도 상측(나사산 정상부(10a)측)에 위치한다. 즉 유격측 플랭크면(14b)은 상부(11)에만 형성되어 있다.

나사산(1a)에 있어서 상부(11)로부터 하부(12)에 걸친 유격측에는, 유격측 플랭크면(14b)의 하단(14c)으로부터 나사골 바닥(10c)으로 연속하여 가상선(14a)보다도 내측으로 만곡하는 R면 형상의 측면(16a)이 형성되어 있다.

즉 측면(16a)은, 나사산(1a)에 있어서 상부(11)로부터 하부(12)에 걸쳐서 형성되어 있다.

이와 같이 실시예2의 나사산(1a)에서는, 실시예1의 나사산(10)에 비하여(도2 참조), 인접하는 나사산 사이의 나사골 바닥이 좌면측에 위치하는 형상으로 되어 있다.

실시예2의 나사산(1a)에 의하면, 실시예1의 나사산(10)과 동일한 작용·효과가 얻어진다.

그리고 실시예2의 나사산(1a)에서는, 하부(12)의 압력측의 측면(15a)이 실시예1의 나사산(10)의 측면(15)보다도 작게 도려내어져 있다.

이에 따라 실시예2의 나사산(1a)의 압력측 플랭크면(13b)은, 실시예1의 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)에 비하여 넓게 형성되어 있게 된다.

그 결과, 실시예2의 나사산(1a)을 구비하는 볼트를 너트에 체결한 상태에서는, 너트의 플랭크면과의 접촉면적이 커져서 마찰력이 한층 더 증가하여 헐거움 방지효과가 더 향상된다.

또한 실시예2의 나사산(1a)에서는, 하부(12)의 유격측의 측면(16a)이, 실시예1의 나사산(10)의 측면(16)보다도 크게 도려내어져 있기 때문에, 하부(12)에 있어서 나사산(1a)이 유격측으로 탄성변형 하는 것이 허용된다.

이에 따라 실시예2의 나사산(1a)이 유격측으로 휘어서 반력(스프링백)이 보다 커지므로 헐거움 방지효과가 더 향상된다.

여기에서 실시예2의 측면(15a, 16a)의 형상은, 실시예1의 측면(15, 16)과 마찬가지로 R면 형상의 것 이외에 복합 R면 형상이나 R면 형상과 평면 형상을 조합시킨 형상으로 할 수 있다.

[실시예3]

도5는, 실시예3의 나사산(101)을 구비한 볼트(100)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도다.

실시예3의 나사산(101)은, 가상 원기둥(6)보다도 나사산 정상부(102)측의 상부(110)와, 가상 원기둥(6)보다도 나사골 바닥측의 하부(120)로 이루어진다.

상부(110)는 압력측 플랭크면(130)과 유격측 플랭크면(140)을 구비한다.

나사산(101)의 각도(a)는 약60도이며, 압력측 플랭크면(130)의 플랭크각(b)는 약22도이며, 유격측 플랭크면(140)의 플랭크각(c)은 약38도다.

나사산 정상부(102)는 기준산 모양(7)의 압력측 플랭크면(73)보다도 좌면측에 위치하고 있다. 압력측 플랭크면(130)의 하단(131)은 압력측 플랭크면(73)의 내측에 위치하고 있다. 유격측 플랭크면(140)의 하단(141)은, 기준산 모양(7)의 유격측 플랭크면(74)의 외측 즉 나사 선단측에 위치하고 있다.

나사산(101)의 하부(120)는, 압력측에 있어서 압력측 플랭크면(130)의 하단(131)으로부터 나사산(101)의 내측으로 도려내어져 있고, 하부(120)의 측면(150)은 압력측 플랭크면(130)의 연장선(130a)보다도 내측에 위치하고 있다.

나사산(101)의 하부(120)는, 유격측에 있어서 유격측 플랭크면(140)의 하단(141)으로부터 나사산(101)의 내측으로 도려내어져 있고, 하부(120)의 측면(160)은 유격측 플랭크면(140)의 연장선(140a)보다도 내측에 위치하고 있다.

측면(150, 160)의 단면 형상은, 인접하는 나사산(도면에는 나타내지 않는다)으로 연속하는 복합 R면 형상으로 되어 있다.

도6은, 실시예3의 볼트(100)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(101)을 나타내는 단면도다.

볼트(100)를 너트(8)에 체결하면, 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)이 나사산(101)의 압력측 플랭크면(130)을 가압한다.

나사산(101)의 하부(120)는 기준산 모양(7)에 비하여 내측으로 도려내어져서 두께가 얇게 되어 있어, 압력측 플랭크면(81)에 의한 가압에 따라 나사산(101) 전체가 탄성변형 한다.

그 결과, 도6에 나타나 있는 바와 같이 나사산(101)은, 파선으로 나타낸 미체결상태로부터 나사산(101) 전체가 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)을 따라 일어서서 실선으로 나타낸 상태가 된다.

이에 따라 실시예3의 나사산(101)에 있어서도, 실시예1의 나사산(10)과 동일한 반력(스프링백)이 발생하여 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

여기에서 나사산 정상부(102) 및 유격측 플랭크면(140)의 하단(141)은 기준산 모양(7)의 외측에 위치하지만, 어느 것이나 모두 볼트(100)와 너트(8)의 간격(틈)의 범위 내이기 때문에 약간의 걸림이 발생하는 경우가 있지만, 좌면체결력이 발생할 때까지는 볼트(100)와 너트(8) 사이의 마찰 토크가 작으므로 스트레스 없이 나사삽입이 가능하다.

도7은, 실시예3의 볼트(100)의 제조방법을 설명하기 위한 요부 단면도다.

볼트(100)는 제1스텝과 제2스텝의 2공정으로 제조된다.

우선, 볼트 소재(170)의 원기둥부(도7(a) 참조)에 대하여, 전조에 의하여 나사산(101)의 하부(120)의 측면(150, 160)의 형상을 형성하고, 상부형성용 볼록부(180)를 제1전조 다이스를 사용하여 형성한다(제1스텝, 도7(b) 참조).

상부형성용 볼록부(180)의 형상은, 종단면에 있어서 볼트(100)의 축방향(도7에서는 지면 좌우방향)에 수직인 축(103)을 대칭축으로 하는 좌우대칭의 사각형이다.

또한 종단면에 있어서 상부형성용 볼록부(180)의 폭(w1)과 나사산(101)의 폭(w2)의 길이의 비는 w1 : w2 = 1 : 4이다.

여기에서 상부형성용 볼록부(180)의 폭(w1)과 나사산(710)의 폭(w2)의 길이의 비는 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 w1 : w2 = 1 : 2∼6으로 할 수 있다.

상부형성용 볼록부(180)는, 종단면에 있어서 축(103)이 나사산(101)의 하부(120)의 중심축과 일치하도록 하부(120)의 위에 형성되어 있다.

계속하여 상부형성용 볼록부(180)에 대하여 제2전조 다이스를 사용하여 상부(110)을 형성한다.

제2전조 다이스는, 나사산 정상부(102)를 기준산 모양(7)의 나사산 정상부보다도 좌면측에 형성하고, 나사산 정상부(102)에 60도의 각도의 형상을 형성하고 또한 압력측 플랭크면(130)의 플랭크각(b)으로 약22도의 각도를, 유격측 플랭크면(140)의 플랭크각(c)으로 약38도의 각도의 형상을 형성한다(제2스텝, 도7(c)).

이에 따라 나사산(101)의 압력측 플랭크면(130)의 일부(즉 나사산 정상부(102)의 압력측)이 기준산 모양(7)의 압력측 플랭크면(73)보다도 좌면측에 위치하게 된다.

이와 같이 2공정을 거쳐서 볼트(100)의 나사산(101)을 형성함으로써 상부(110)와 하부(120)를 보다 고정밀도로 형성할 수 있다.

[실시예4]

도8(A)는, 실시예4의 나사산(200)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도다.

나사산(200)에 있어서 압력측 플랭크면(213b)은 가상선(13a)을 따라 형성되어 있다.

압력측 플랭크면(213b)의 하단(213c)은 가상 원기둥(6)보다도 나사산 정상부(10a)측에 위치한다.

나사산(200)에 있어서 하부(12)의 압력측의 측면(215)은, 압력측 플랭크면(213b)의 하단(213c)으로부터 나사골 바닥(10b)에 걸쳐 가상선(13a)보다도 내측으로 만곡하는 형상으로서, R면 형상과 평면 형상을 조합시킨 형상으로 되어 있다.

도8(B)는, 실시예4의 나사산(200)에 있어서 하부(12)의 압력측의 측면(215)의 단면 확대도다.

하부(12)의 압력측의 측면(215)은, 평면(215a)과 R면(215b)으로 이루어진다.

평면(215a)은 나사의 축방향과 수직인 가상선(75)과 평행한 면으로서, 하단(213c)으로부터 하부(12)의 높이의 2/3의 위치(부호 215c)까지 나사골 바닥(10b)을 향하여 형성되어 있다.

R면(215b)은 곡률반경이 0.4mm인 원주면으로서, 부호 215c로 나타내는 위치로부터 평면(215a)에 연속하여 나사골 바닥(10b)까지 형성되어 있다.

실시예4의 나사산(200)에 있어서, 유격측 플랭크면(214b)은 가상선(14a)을 따라 형성되어 있다.

유격측 플랭크면(214b)의 하단(214c)은 가상 원기둥(6)보다도 축선(5)측에 위치한다. 하부(12)의 유격측의 측면(216)은, 압력측의 측면(215)과 마찬가지로 유격측 플랭크면(214b)의 하단(214c)으로부터 나사골 바닥(10c)에 걸쳐 가상선(14a)보다도 내측으로 만곡하는 형상으로서, R면 형상과 평면 형상을 조합시킨 형상으로 되어 있다.

실시예4의 나사산(200)에서는, 압력측 플랭크면(213b)의 하단(213c)은 유격측 플랭크면(214b)의 하단(214c)보다도 나사산 정상부(10a)측에 위치하게 된다.

실시예4의 나사산(200)을 구비한 볼트(1)에 의하면, 하부(12)의 압력측의 측면(215)이 하부(12)의 유격측의 측면(216)보다도 넓은 범위로 도려내어져 하부(12)의 압력측의 측면(215)이 한층 더 얇게 되고, 유격측의 측면(216)은 압력측보다도 두껍게 된다.

이에 따라 체결상태에 있어서 나사산(200) 전체가 유격측으로 휨과 아울러 압력측으로 강하게 스프링백 하기 때문에, 더 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[실시예5]

도9는, 실시예5의 나사산(200')을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서 축선(5)을 포함하는 요부 단면도다.

실시예5의 나사산(200')에서는, 실시예4의 나사산(200)에 비하여(도8(A) 참조) 나사산(200')에 있어서 하부(12)의 유격측에는 내측으로 만곡하여 도려내어진 부분이 형성되어 있지 않고, 유격측 플랭크면(214')이 연장하여 하부(12)의 유격측의 측면(216')을 형성하고 있어, 유격측 플랭크면(214')과 유격측의 측면(216')이 하나의 면으로 되어 있다.

실시예5의 나사산(200')에 있어서, 그 이외의 형상은 실시예4의 나사산(200)과 동일하다.

실시예5의 나사산(200')에 의하면, 체결상태에 있어서 좌면체결에 의하여 토크가 높아지면 압력측 플랭크면(213b)이 너트의 압력측 플랭크면에 가압되어서 유격측으로 휘는 힘이 발생하지만, 나사산(200')에 있어서 하부(12)의 유격측의 측면(216')이 내측으로 만곡하여 도려내어져 있지 않은 평면 형상이기 때문에 나사산(200')이 유격측으로 휘는 것이 억제된다.

이렇게 함으로써, 경시적(經時的)인 변화에 의한 나사산(200')의 탄성변형량(彈性變形量)의 저하를 방지하여, 너트의 압력측 플랭크면에 대한 반력(스프링백)을 계속하여 유지하는 것이 가능하게 된다.

실시예5의 나사산(200')에 있어서 상부(11)로부터 하부(12)에 걸쳐지는 압력측에는, 압력측 플랭크면(213b)의 하단(213c)으로부터 나사골 바닥(10b)으로 연속하여 가상선(13a)보다도 내측으로 만곡하는 R면 형상의 측면(215)이 형성되어 있다.

나사산(200')의 압력측의 측면(215)이 내측으로 만곡하여 도려내어져 있기 때문에, 좌면체결에 의하여 토크가 높아지면 나사산(200')이 너트의 압력측 플랭크면에 의하여 눌려져, 나사산(200')의 상부(11)의 압력측이 너트의 압력측 플랭크면을 따르도록 탄성변형 하여 여기에 높은 마찰력이 발생하게 된다.

즉 압력측의 측면(215)의 내측으로 만곡하여 도려내어진 부분에 의하여 나사산(200')은 상부(11)의 압력측의 탄성변형이 허용된다. 이 탄성변형은, 제1나사산으로부터 제2나사산, 제3나사산으로 순차적으로 발생하고, 그 결과, 볼트와 너트의 나사결합 부분 전체에서 높은 헐거움 방지효과가 얻어지고, 제1나사산에 대한 응력 집중이 분산되어지기 때문에 피로 강도가 향상된다.

여기에서 압력측 플랭크면(213b)의 하단(213c)(압력측의 측면(215)의 상단)은, 체결상태에 있어서 너트의 압력측 플랭크면상에 위치하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 체결상태에 있어서 나사산(200')의 압력측 플랭크면(213b)과 너트의 압력측 플랭크면과의 접합면적이 확보되어서 충분한 마찰력이 얻어짐과 아울러 하부(12)의 압력측의 측면(215)의 탄성변형이 충분히 허용되기 때문이다.

또한 압력측의 측면(215)의 R면 형상의 곡률반경을 크게 하여 압력측의 측면(215)이 더 크게 만곡하여 도려내어진 형상으로 함으로써, 나사산(200')의 상부(11)가 보다 탄성변형 하기 쉽기 때문에 나사산(200')의 상부(11)의 압력측 플랭크면(213b)과 너트의 압력측 플랭크면 사이에 발생하는 마찰력을 높이는 것이 가능하기 때문에 상기 효과를 높일 수 있다.

[실시예6]

도10(A)는, 실시예6의 나사산(310)을 구비한 볼트(300)의 비체결상태에 있어서 요부 단면도다.

실시예6의 나사산(310)의 각도(α')는 약58도이며, 파선으로 나타내는 실시예1의 나사산(10)(도2 참조)의 각도(α)(=60도)보다도 약간 작다. 나사산(310)의 피치는 JIS규격에 준한다.

그 때문에 실시예6의 나사산(310)의 나사산 정상부(311)는 실시예1의 나사산(10)의 나사산 정상부(10a)보다도 높아지고, 실시예6의 볼트(300)의 외경은 JIS규격보다도 커져 있다.

실시예6의 나사산(310)에 있어서, 그 이외의 형상은 실시예1의 나사산(10)과 동일하고, 나사산(310)의 하부(12)에 있어서 압력측의 측면(315) 및 유격측의 측면(316)은 각각의 플랭크면의 연장선에 상당하는 가상선으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있다.

도10(B)는, 실시예6의 볼트(300)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(310)을 나타내는 단면도다.

너트(8)는 JIS규격이나 ISO규격에 준한 너트다. 볼트(300)를 너트(8)에 체결하면, 볼트(300)의 좌면에 힘이 가해질 때까지는 적은 저항으로 체결할 수 있지만, 좌면체결에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 압력측 플랭크면(313)이 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 가압됨으로써 나사산(310)이 유격측으로 일어선다.

이에 따라 나사산(310)이 압력측으로 스프링백 하여 볼트(300)의 압력측 플랭크면(313)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과의 마찰력이 증가한다.

또한 나사산(310)이 유격측으로 일어섬으로써 나사 외경이 커지고, 볼트(300)의 나사산 정상부(311)가 너트(8)의 나사골 바닥(801)에 접촉하여, 나사산 정상부(311)가 나사골 바닥(801)에 의하여 구속된다. 이 구속력이 압력측 플랭크면(313)과 압력측 플랭크면(81)과의 마찰력에 더해짐으로써 볼트(300)의 반경방향의 헐거움이 방지되어, 전체로서 한층 더 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있게 된다.

이 때에, 좌면체결의 토크가 낮은 경우나 볼트가 탄성변형이 일어나기 어려운 재질로 이루어진 경우에는, 나사산(310)의 일어서기가 적어져서 압력측 플랭크면(313)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과의 마찰력이 작아지는 경우가 있다.

그러나 실시예6의 볼트(300)에 의하면, 압력측 플랭크면(313)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과의 마찰력에 더하여, 볼트(300)의 나사산 정상부(311)가 나사골 바닥(801)에 의하여 구속되어서 볼트(300)의 반경방향의 헐거움이 방지되기 때문에 충분한 헐거움 방지효과가 얻어진다.

[실시예7]

도11(A)는, 실시예7의 나사산(410)을 구비한 볼트(400)의 비체결상태에 있어서 요부 단면도다.

실시예7의 나사산(410)은, 실시예1의 나사산(10)에 있어서 유격측 플랭크면(14)(도2 참조)에 팽창부(414)를 형성한 형상이다.

팽창부(414)의 표면(414b)은 가상선(414')을 따라 형성되어 있다.

나사의 축방향과 수직인 가상선(77)과 가상선(414')이 이루는 각도(θ4)는 약30도이며, 압력측 플랭크면(413)의 연장선과 가상선(414')이 이루는 각도(θ3)은 54도다.

실시예7의 나사산(410)의 나사산 정상부(411)는, 실시예1의 나사산(10)의 나사산 정상부(10a)(도2 참조)와 동일한 높이가 되도록 형성되어 있다.

그리고 팽창부(414)는 유격측 플랭크면의 하단(414c)으로부터 나사산 정상부(411)측을 향하여 서서히 부풀어 커지도록 형성되고, 나사산 정상부(411)와 팽창부(414)의 표면(414b)은 완만하게 연속하고 있다.

실시예7의 나사산(410)에 있어서, 그 이외의 형상은 실시예1의 나사산(10)과 동일하여, 나사산(410)의 하부(12)에 있어서의 압력측의 측면(415) 및 유격측의 측면(416)은, 각각의 플랭크면의 연장선에 상당하는 가상선으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있다.

도11(B)는, 실시예7의 볼트(400)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(410)을 나타내는 단면도다.

볼트(400)를 너트(8)에 체결하면, 좌면체결에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 나사산(410)이 유격측으로 일어서서 압력측으로 스프링백 하여, 압력측 플랭크면(413)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과의 마찰력이 증가한다.

또한 나사산(410)이 유격측으로 일어섬으로써 나사산(410)의 유격측에 형성된 팽창부(414)가 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)에 근접하여 팽창부(414)의 표면(414b)이 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)에 눌리어지게 된다.

그 결과, 나사산(410)은, 압력측 플랭크면(413)과 팽창부(414)의 표면(414b)의 양방에서 마찰력이 얻어지므로 더 한층의 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

또한 팽창부(414)의 표면(414b)의 각도(θ4)는 약30도이기 때문에 볼트(400)의 좌면에 힘이 가해져 좌면체결에 의하여 나사산(410)이 일어설 때까지는, 팽창부(414)의 표면(414b)은 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)과 평행하게 되어 있다.

이에 따라 좌면체결까지의 상태에 있어서, 팽창부(414)의 표면(414b)과 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)과의 간섭이 방지되기 때문에 체결이 용이하게 된다.

또한 팽창부(414)는 유격측 플랭크면의 하단(414c)으로부터 나사산 정상부(411)측을 향하여 서서히 부풀어 커지도록 형성되어 있기 때문에, 팽창부(414)를 나사산 정상부(411)측으로부터 유격측 플랭크면의 하단(414c)을 향하여 서서히 부풀어 커지도록 형성했을 경우와 비교하고, 좌면체결에 의한 나사산(410)의 일어서기에 의하여 팽창부(414)가 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)에 한층 더 강하게 눌리어지게 되어, 높은 마찰력이 발생함으로써 더 한층의 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[실시예8]

도12(A)는, 실시예8의 나사산(510)을 구비한 볼트(500)의 비체결상태에 있어서 요부 단면도다.

실시예8의 나사산(510)은, 실시예7의 나사산(410)의 팽창부(414)(도11 참조)와 마찬가지로 실시예1의 나사산(10)에 있어서 유격측 플랭크면(14)(도2 참조)에 팽창부(514)를 형성한 형상이다.

다만, 실시예8의 나사산(510)은, 실시예7의 나사산(410)의 나사산 정상부(411)의 근방을 압력측 플랭크면(513)을 향하여 하강경사 하는 가상선(511')을 따라 베어낸 형상으로 되어 있다.

가상선(511')은, 파선으로 나타내는 실시예1의 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)(도2 참조)의 중앙부 근방을 지나고, 가상 원기둥(6)과 평행한 가상선과 가상선(511')이 이루는 각도(θ5)는 45도다.

가상선(511')을 따라 형성된 절단면(511)은 압력측(볼트(500)의 좌면측)과 면한 평면으로서, 절단면(511)의 상단(511a)이 나사산(510)의 나사산 정상부가 된다.

또한 절단면(511)의 하단(511b)은, 파선으로 나타내는 실시예1의 나사산(10)의 압력측 플랭크면(13)의 중앙부 근방에 위치한다.

그리고 팽창부(514)는 유격측 플랭크면의 하단(514c)으로부터 절단면(511)의 상단(511a)측을 향하여 서서히 부풀어 커지도록 형성되고, 절단면(511)의 상단(511a)과 팽창부(514)의 표면(514b)은 완만하게 연속하고 있다.

또한 나사산(510)의 하부(12)에 있어서 압력측의 측면(515) 및 유격측의 측면(516)은, 각각의 플랭크면의 연장선에 상당하는 가상선으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있다.

도12(B)는, 실시예8의 볼트(500)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(510)을 나타내는 단면도다.

볼트(500)를 너트(8)에 체결하면, 좌면체결에 의하여 토크가 커지게 됨에 따라서 압력측 플랭크면(513)이 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 가압된다.

이 때에, 압력측 플랭크면(513)에 있어서 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과 최초로 접촉하는 것은, 나사산(510)의 나사산 정상부(절단면(511)의 상단(511a)) 근방이 아니라 압력측 플랭크면(513)의 상단이 된다.

이에 따라 볼트(500)를 너트(8)에 체결함에 따라서, 압력측 플랭크면(513)이 상단측에서 하단측을 향하여 서서히 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 접촉하여 가압되어 나사산(510)이 유격측으로 일어섬으로써, 나사산(510)의 나사산 정상부가 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)측으로 이동하여 팽창부(514)의 표면(514b)이 너트(8)의 유격측 플랭크면(82)과 접촉하게 된다.

그 결과, 나사산(510)은, 압력측 플랭크면(513)과 팽창부(514)의 표면(514b)의 양방에 의하여 마찰력이 얻어지므로 더 한층의 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[실시예9]

도13(A)는, 실시예9의 나사산(610)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도다.

실시예9의 나사산(610)은, 실시예5의 나사산(200')(도9 참조)과 마찬가지로 나사산(610)에 있어서 하부(12)의 유격측에는 내측으로 만곡하여 도려내어진 부분이 형성되고 있지 않고, 유격측 플랭크면(214')이 연장하여 하부(12)의 유격측의 측면(216')을 형성하고 있어, 유격측 플랭크면(214')과 유격측의 측면(216')이 하나의 면으로 되어 있다.

그리고 실시예9의 나사산(610)은, 실시예5의 나사산(200')에 있어서 압력측 플랭크면(213b)의 플랭크각을 크게 한 형상으로 되어 있다.

도9에 나타나 있는 바와 같이 실시예5의 나사산(200')의 압력측 플랭크면(213b)은 가상선(13a)을 따라 형성되어 있고, 압력측 플랭크면(213b)의 플랭크각(β)은 실시예1의 나사산(10)(도2 참조)과 마찬가지로 약22도다.

또한 나사산(200')의 유격측 플랭크면(214')은 가상선(14a)을 따라 형성되어 있고, 유격측 플랭크면(214')의 플랭크각(γ)은 나사산(10)과 마찬가지로 약38도다.

그리고 나사산(200')의 상부(11)의 나사산의 각도(α)는 나사산(10)과 마찬가지로 약60도다.

이에 대하여, 실시예9의 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)은, 가상선(13a)의 각도(β)(=약22도)에 각도(θ7)(=약8도)를 더하여 이루어지는 가상선(613a)을 따라 형성되어 있고, 압력측 플랭크면(613)의 플랭크각(θ8)(=β+θ7)은 약30도다.

또한 나사산(610)의 유격측 플랭크면(214')은 가상선(14a)을 따라 형성되어 있고, 유격측 플랭크면(214')의 플랭크각(γ)은 나사산(10, 200')과 마찬가지로 약38도다.

그리고 나사산(610)의 상부(11)의 나사산의 각도(α+θ7)은 약68도다.

이와 같이 실시예9의 나사산(610)에 있어서 상부(11)의 나사산의 각도(α+θ7)(=약68도)는, 기준산 모양(7)(도2 참조)에 있어서 상부(11)의 나사산의 각도(α)(=60도)보다 각도(θ7)(=약8도)만큼 크다.

그리고 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)의 플랭크각(θ8)(=30도)은 기준산 모양(7)의 나사산(도2 참조)의 각도(θ1)(=60도)의 1/2이며, 기준산 모양(7)의 나사산의 압력측 플랭크면(73)의 플랭크각과 동일하다.

여기에서 각 각도(β, γ, θ7)는 각각 실험적으로 최적값을 구하여 설정하면 좋다. 또한 플랭크각(θ8)은, 기준산 모양(7)의 나사산의 압력측 플랭크면(73)의 플랭크각과 대략 동일하게 하면 좋다.

실시예9의 나사산(610)의 하부(12)에 있어서 압력측의 측면(615)은, 실시예4의 나사산(200)에 있어서 하부(12)의 압력측의 측면(215)(도8(B) 참조)과 마찬가지로 압력측 플랭크면(613)의 하단(613c)으로부터 나사골 바닥(10b)에 걸쳐 가상선(613a)보다도 내측으로 만곡하는 형상으로서, R면 형상과 평면 형상을 조합시킨 형상으로 되어 있다.

도13(B)는, 실시예9의 볼트(1)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(610)을 나타내는 단면도다.

볼트(1)를 너트(8)에 체결하면, 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)이 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)을 가압한다.

여기에서 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)의 플랭크각(θ8)은 기준산 모양(7)의 나사산의 압력측 플랭크면(613)의 플랭크각과 대략 동일하기 때문에, 압력측 플랭크면(613)은 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과 평행하게 되어 있다.

그 때문에 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)의 대략 전체면이 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)에 눌리어지고, 여기에 안정된 강한 압력이 발생함으로써 양 압력측 플랭크면(613, 81)에 강한 마찰력이 얻어진다.

그리고 실시예9에 있어서도 실시예5와 마찬가지로, 나사산(610)의 압력측의 측면(615)이 내측으로 만곡하여 도려내어져 있기 때문에, 좌면체결에 의하여 토크가 높아지고 나사산(610)의 압력측 플랭크면(613)과 너트(8)의 압력측 플랭크면(81)과의 압력이 커지게 되면, 나사산(610)의 상부(11)의 압력측이 탄성변형 하여 양 압력측 플랭크면(613, 81)에 강한 마찰력이 얻어지므로 보다 큰 반력(스프링백)이 발생하기 때문에, 더 한층의 헐거움 방지효과를 얻을 수 있다.

[실시예10]

도14(A)는, 실시예10의 나사산(710)을 구비한 볼트(1)의 비체결상태에 있어서의 요부 단면도다.

도14(B)는, 실시예10의 볼트(1)와 너트(8)를 체결한 상태에 있어서 나사산(710)을 나타내는 단면도다.

실시예10의 나사산(710)에 있어서 실시예9의 나사산(610)(도13 참조)과 다른 것은, 하부(12)에 있어서 유격측의 측면(716)이 유격측 플랭크면(214')의 연장선에 상당하는 가상선(14a)으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있는 점 뿐이다.

그 때문에 실시예10에 의하면, 하부(12)에 있어서 유격측의 측면이 가상선(14a)으로부터 내측으로 만곡하여 형성되어 있는 다른 실시예에 있어서의 유격측의 측면(실시예1의 측면(16)(도2 참조), 실시예2의 측면(16a)(도4 참조), 실시예4의 측면(216)(도8 참조), 실시예6의 측면(316)(도10 참조), 실시예7의 측면(416)(도11 참조), 실시예8의 측면(516)(도12 참조))에 관한 것과 같은 작용·효과가 얻어진다.

도15는, 시험품(JIS규격품, 실시예5, 실시예9)의 볼트에 대하여 체결한 후에 느슨해질 때까지의 시간을 측정한 진동시험의 시험결과를 나타내는 도표다.

이 진동시험은, 2010년 1월27일에 재단법인 일본품질보증기구 관서시험센터에서 실시한 것이다.

시험품은 M12 X 60의 육각 볼트와 육각 너트이고, 강도구분(强度區分) 4.8T, 8.8T의 탄소강을 재질로 하고, 3가크로메이트 도금(3價 chromate 鍍金)을 한 것이다.

볼트와 너트의 체결 토크는 70N·m로 설정하여 시험했다.

여기에서, 통상의 사용시에는 강도구분 4.8T의 탄소강을 볼트의 재질로 하는 경우의 체결 토크는 약40∼50N·m이며, 강도구분 8.8T의 탄소강을 볼트의 재질로 하는 경우의 체결 토크는 약70∼80N·m이다.

시험방법은, 시험품(시험체)을 고속 나사 풀기 시험기에 부착하고, 소정의 진동조건(진동수 : 1780rpm, 진동대 스트로크 : 11mm, 임팩트 스트로크 : 19mm, 진동방향 : 볼트축 직각방향)에서 시험을 실시하고, 10분간 느슨해지지 않았을 때에는 되돌림 토크를 측정하였다.

여기에서 시험품을 고속 나사 풀기 시험기에 부착할 때에는, 진동 배럴과 와셔를 볼트와 너트의 사이에 삽입해 두고, 진동 배럴을 진동대에 의하여 진동시킨다.

그리고 헐거움의 판정은, 시험품의 볼트, 너트, 와셔의 정렬 마크가 어긋나고 와셔를 손으로 돌릴 수 있게 되었을 때에 느슨해졌다고 판정하였다.

도15에 나타나 있는 바와 같이 종래의 JIS 규격품에서는, 강도구분이 큰 만큼 느슨해질 때까지의 시간은 길어지지만, 강도구분 8.8T에서도 25초라고 하는 단시간에 느슨해졌다.

그에 대하여, 실시예5(도9 참조)의 볼트(1)에서는, 강도구분 4.8T에서도 2분9초까지 느슨해지지 않았고, 강도구분 8.8T에서는 9분58초까지 느슨해지지 않아, JIS규격품보다도 훨씬 높은 헐거움 방지효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

그리고 실시예9(도13 참조)의 볼트(1)에서는, 강도구분 4.8T에서도 4분4초까지 느슨해지지 않았고 강도구분 8.8T에서는 10분간 느슨해지지 않아, 실시예9 쪽이 실시예5보다도 우수하다는 것을 알 수 있다.

본 발명은, 상기한 실시예(국면) 및 상기 각 실시예의 설명에 의하여 어떠한 한정도 되는 것이 아니다. 특허청구범위의 기재를 일탈하지 않고 당업자가 용이하게 착상할 수 있는 범위에서 다양한 변형태양도 본 발명에 포함된다. 본 명세서 내에서 명시한 논문, 공개특허공보, 특허공보 등의 내용은 그 모든 내용을 원용에 의하여 인용하는 것으로 한다.

그리고 상기 각 실시예는 볼트 구조를 구비한 체결부재에 적용한 것이지만, 본 발명은 너트 구조를 구비한 체결부재에 적용하는 것도 가능하고, 너트 구조에 적용하였을 경우에서도 볼트 구조에 적용하였을 경우와 동일한 작용·효과가 얻어진다.

본 발명의 체결부재 또는 체결구조는, 차량이나 여러가지 장치, 건축물 등에 있어서의 체결부재 또는 체결구조로서 널리 이용할 수 있다.

1, 100, 300, 400, 500 … 볼트(체결부재)
10, 1a, 101, 200, 210', 310, 410, 510, 610, 710 … 나사산
10a, 102, 211', 311, 411, 511 … 나사산 정상부
10b, 10c … 나사골 바닥
11, 110 … 상부
12, 120 … 하부
13, 13b, 130, 213, 213b, 313, 413, 513, 613 … 압력측 플랭크면
14, 14b, 140, 214, 214b, 214', 314, 414b, 514b … 유격측 플랭크면
13a, 14a, 75, 76, 130a, 511', 613a … 가상선
15, 16, 15a, 16a, 150, 160, 215, 216, 216', 315, 316, 415, 416, 515, 516, 615, 716 … 측면
414, 514 … 팽창부
511 … 절단면
6 … 가상 원기둥
7 … 기준산 모양
73 … 기준산 모양(7)의 압력측 플랭크면
74 … 기준산 모양(7)의 유격측 플랭크면
8 … 너트(상대측 체결부재)
80 … 너트(8)의 나사골 바닥
81 … 너트(8)의 압력측 플랭크면
82 … 너트(8)의 유격측 플랭크면

Claims

나사 구조를 구비하고, 나사산 정상부측의 상부와 나사골 바닥측의 하부를 구비하는 체결부재로서,
상기 상부에 형성된 압력측 플랭크면(壓力側 flank面)이, 기준산 모양의 압력측 플랭크면보다도 좌면측(座面側)에 형성되고,
상기 하부의 적어도 일방의 측면이, 대응하는 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 체결부재(締結部材).
제1항에 있어서,
상기 체결부재의 축선(軸線)을 포함하는 단면(斷面)에 있어서, 상기 하부의 적어도 일방의 측면의 형상은, 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡(彎曲)하는 곡면 형상(曲面形狀)이거나, 또는 대응하는 플랭크면의 연장선으로부터 내측에 배치된 평면 형상과 당해 연장선으로부터 내측을 향하여 만곡하는 곡면 형상을 조합시킨 형상인 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
유격측 플랭크면(遊隔側 flank面)의 하단(下端)이, 상기 기준산 모양의 유효지름을 나타내는 가상 원기둥보다도 상기 나사산 정상부측에 위치하고, 상기 하부에 있어서의 유격측의 측면이 상기 유격측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 상기 하부에 있어서의 유격측의 측면이 상기 유격측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압력측 플랭크면의 하단이, 상기 유격측 플랭크면의 하단보다도 상기 나사산 정상부측에 위치하고,
상기 압력측의 측면이, 상기 압력측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 상기 압력측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되고,
상기 하부에 있어서의 유격측의 측면이, 상기 유격측 플랭크면의 연장선보다도 내측에 형성되고 또한 상기 유격측 플랭크면의 하단으로부터 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 체결부재.
제4항에 있어서,
상기 압력측 플랭크면의 하단이, 상기 기준산 모양의 유효지름을 나타내는 가상 원기둥보다도 상기 나사산 정상부측에 위치하고,
상기 유격측 플랭크면의 하단이, 상기 가상 원기둥보다도 상기 나사골 바닥측에 위치하는 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 상부의 나사산의 각도가 상기 기준산 모양의 나사산의 각도와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 상부의 나사산의 각도가 60도이며, 상기 압력측 플랭크면의 플랭크각(flank角)이 0도보다 크고 30도보다 작은 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부의 나사산의 각도가, 상기 기준산 모양의 나사산의 각도보다 크고,
상기 압력측 플랭크면의 플랭크각이, 상기 기준산 모양의 나사산의 압력측 플랭크면의 플랭크각과 대략 동일한 것을 특징으로 하는 체결부재.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 체결부재와,
그 체결부재에 체결되는 상대측 체결부재를
구비하고,
상기 체결부재를 상기 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 상기 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면이 상기 체결부재의 상기 압력측 플랭크면을 가압함으로써 상기 체결부재의 하부가 탄성변형 하고, 상기 체결부재의 압력측 플랭크면과 상기 상대측 체결부재의 압력측 플랭크면과의 마찰력이 증가하는 것을 특징으로 하는 체결구조(締結構造).
제9항에 있어서,
상기 체결부재를 상기 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 상기 체결부재의 나사산 정상부가 상기 상대측 체결부재의 나사골 바닥에 접촉하는 것을 특징으로 하는 체결구조.
제9항에 있어서,
상기 체결부재를 상기 상대측 체결부재에 체결했을 때에, 상기 체결부재의 유격측 플랭크면이 상기 상대측 체결부재의 유격측 플랭크면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 체결구조.
제11항에 있어서,
상기 체결부재의 나사산 정상부의 근방을, 압력측 플랭크면을 향하여 하강경사(下降傾斜) 하도록 베어낸 절단면이 형성되는 것을 특징으로 하는 체결구조.