KR20130132820A - 자가 잠금 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사(16, 116)이 조여질 때 부하가 가해지는 경사면들(18, 118)이 원호부(20, 120)을 구비하는 자가 잠금 나사(16, 116)에 관한 것이다.

Description

자가 잠금 나사{SELF-LOCKING SCREW}

본 발명은 예를 들어 나사나 볼트에서 수나사산은 물론 예를 들어 너트에서 암나사산으로도 사용될 수 있는 자가 잠금 나사산에 관한 것이다.

자가 잠금 나사 체결은 수요가 매우 많다. 종래기술에 따라 요소를 고정할 때에는 종종 환경을 오염시키는 화학적 첨가물이 필요하고 단 하나의 고정 작용만이 허용된다. 새로운 고정 행위와 함께 다시 나사로 고정하는 작업은 불가능하고 새로운 나사나 너트를 사용할 때에만 이루어질 수 있다.

종래기술에 의한 요소를 고정하는 다른 방식은, 예를 들어 나사 머리의 공작물 측 낮은 면에 리브에 의한 나사 머리 마찰을 증가시킴으로써 이러한 고정 작용을 일으킨다. 하지만, 반대 위치는 종종 매우 넓은 범위까지 기계적으로 손상된다. 고정 작용은 예를 들어 변위에 의한 결과 또는 온도 변동에 의한 결과로서 나사 머리 지지부의 안착에 의해 더욱 감소된다. 이러한 종래기술에 따라, 본 발명의 목적은 화학적 첨가제가 필요하지 않을뿐더러 대응 나사산의 소성 변형이나 나사 머리 지지부에 손상을 일으키지 않는 자가 잠금 나사산을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 체결은 언제든지 해제될 수 있도록 이루어지고 완전한 고정 작업과 함께 언제든지 다시 나사 체결될 수 있도록 이루어진다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 나사가 조여질 때 끼이는 경사면에 돌기가 형성되는 자가 잠금 나사산에 의해 달성된다.

상기 돌기는 각각의 경우에 각 한 회전의 나사산(each thread turn)의 일부만 또는 다수의 짧은 부분들에 걸쳐서 연장되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 체결을 위해 다시 나사를 고정하는 것이 불가능하게 될 수 있음으로써 과도하게 강력한 클램핑 효과가 방지된다.

생산과정을 단순화하기 위하여, 돌기가 원호형상의 단면을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

나사산의 자가 잠금 작용이 나사 체결이 단단하게 이루어질 때에만 발생되는 것이 바람직하다면, 나사산이 조여질 때 하지만 나사산이 상당히 조여질 때에만 돌기가 반대편의 나사산의 경사면과의 풀림방지가 되지 않게 결합되지 않도록 돌기의 높이가 선택되는 것이 바람직하다. 그 전에, 돌기들의 높이가 정확하게 선택될 때 대응 나사산이 충분히 역할을 하므로, 나사산은 자유롭게 회전한다.

하지만, 본 발명에 따르면, 조임 작용은, 나사나 너트가 예를 들어, 이동이 가능하지만 풀리지 않는 체결을 제공하기 위하여, 정지하기 전에 발생될 수도 있다. 이러한 경우, 나사산의 특정 위치에서, 돌기를 가지는 나사산의 두 개의 경사면 각각을 제공하는 것이 바람직하다. 그러면, 나사산의 조임에 의해 사전 장력이 발생되지 않더라도 조임 작용은 확실히 발생된다. 이러한 방식으로 대응 너트가 제공될 수 있다.

나사산의 사전 조임을 방지하기 위하여, 상기 돌기들은 둥근 끝(tip)을 가지고 나사산의 나사 결합되는 방향으로 테이퍼지도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 아래의 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 수나사산을 가지는 나사를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 암나사산을 가지는 너트를 도시한다.
도 3은 공작물의 암나사산에서의 본 발명에 따른 수나사산을 가지는 나사 체결을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 암나사산을 가지는 너트의 상업적으로 구할 수 있는 나사와의 나사 체결을 도시한다.

도 1은 머리(12)와 수나사산(16)을 가지는 축(14)를 구비하는 본 발명에 따른 나사(10)의 사시도이다. 본 발명에 따르면, 나사가 조여질 때 힘을 받아 들이는 나사산의 경사면, 말하자면, 본 경우에 도 1에서 아래로 향하는 수나사산(16)의 경사면들(18)은 한 회전의 나사산으로 들어가는 각각의 나사산들의 제한된 곡면부까지 연장되는 돌기들(20)을 구비한다. 이 경우, 이러한 돌기들(20)은 거의 120°만큼 서로 이격되는데, 말하자면 하나의 나사 선회에 세 개의 돌기들(20)이 있다. 돌기들은 총 전체 나사 선회의 약 1/3을 커버한다. 돌기들은 회전방향으로 둥근 단부를 가지도록 예각으로 테이퍼지고 그 단면이 원호 형상으로 둥글게 구성된다.

도 2는 암나사산(116)를 구비한 본 발명에 따른 너트(100)를 보여준다. 예를 들어, 너트가 조여질 때의 힘이 부하로 걸리는 경사면들(118)도 각각 하나의 나사산 전체 중 짧은 부분에만 걸쳐서 연장되는 돌기들(120)을 가진다. 본 실시예에서, 단 두 개의 서로 반대되는 돌기들만이 하나의 나사산에 구비되고, 이 경우 전체 나사산의 선회의 1/8보다 적게 커버한다.

도 3은 본 발명에 따른 수나사산(16)를 가지는 나사(10)가 공작물(30) 안으로 조여져 체결되는 상태를 도시하며, 나사(10)의 머리(도시하지 않음)와 공작물(30) 사이에 위치되는 것은 나사(10)에 의해 고정되는 다른 공작물(40)이다. 이러한 상세한 도면에서, 돌기들(20)이 부하를 받아들이는 수나사산(16)의 경사면들(18)에 어떻게 배열되는지 아주 잘 볼 수 있다. 이 경우, 돌기들(20)의 정밀한 구성을 특히 잘 볼 수 있다. 돌기들은 원호 형상의 단면을 가지며, 적어도 나사(10)의 진행방향(in the screwing-in direction of the screw)으로 테이퍼지며, 둥근 끝(22)으로 마감된다.

나사(10)가 공작물(30)에 조여진 후의 상태를 나타내는 도 3의 아랫부분에서, 공작물(30) 내의 대응 나사산(32)의 힘을 흡수하는 경사면들이 어떻게 조임력에 의해 변형되는지 잘 알 수 있다.

나사가 계속 제2공작물(40) 안으로 조여지고 있는 한, 즉 제2공작물(40)에 어떠한 사전 장력을 적용하지 않는 한, 나사산들(16, 32) 사이의 작용은 나사산(32)의 반대편 경사면들에서 체결되는 돌기들(20) 없이 나사(10)가 자유롭게 회전하기에 충분하다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 나사(10)가 조여지면, 도 3의 나사(10)의 나사산(16)의 상부 경사면들(18)은 도 3의 공작물(30) 내의 대응 나사산(32)의 하부 경사면들에 가압된다. 이에 의해 해당 변형은, 본 발명에 따르면, 변형은 도 3의 돌기들(20)과 반대되는 대응 나사산(32)의 아래로 향하는 경사면들의 영역의 탄성 변형일 뿐이며 소성 변형이 아닌 공작물(30) 내에서 일어난다. 해당 탄성 변형은 공작물(30) 내의 장력선들(34)로 표시되었다. 나사산(16)이 공작물(30)의 암나사산(32)으로 쉽게 조여질 수 있도록 하는 여유(36)는 이제 나사(10)의 체결에 의해 완전히 아래로 이동되었다.

도 4는 본 발명에 따른 너트(100)가 상업적으로 구입할 수 있는 나사(10')와 나사 체결되는 것을 도시한다. 나사(10')의 머리(12)와 너트(100) 사이에 조여져 있는 공작물은 도면을 단순화하기 위하여 생략되었다. 하지만, 나사 체결의 체결된 상태는 도시되었다.

이 도면에서, 나사(10')와 너트(100) 모두는 단면으로 도시된다. 너트 나사산(116)의 하나의 나사산 위의 돌기들(120)이 어떻게 예를 들어 힘을 가해지는(force-loaded) 나사산(16')의 경사면들의 탄성 변형을 일으키는지 명확하게 알 수 있다. 해당 탄성 변형은 장력선들(134)로 표시되었다.

따라서, 도면을 참조하여 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자가 잠금 나사산의 고정은, 해당 나사 체결이 단단하게 되고 해당 사전 장력이 대응 나사산의 경사면들의 부부적인 탄성 변형에 의해 적용될 때 이루어진다. 이러한 탄성 변형에 의해, 대응 나사산의 힘이 걸리는(force-loaded) 나사산 경사면에서 탄성 효과(spring effect)가 발생된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 나사 체결은 왜곡에 의한 풀림에 대항하여 견고하다.

본 발명에 따른 돌기들(20)은 대응 나사산 내에서 탄성적으로 안착된다. 체결이 해제되면, 대응 나사산 내의 돌기들(20)의 탄성적인 안착에 의해 발생되는 추가적인 해체 토크가 당연히 극복되어야 한다. 이러한 "탄성나삿니 효과(resilient toothing effect)"는, 체결이 해제될 때 대응 나사산에 손상이 없다는 것을 확신하게 한다. 결과적으로, 체결은 언제든지 다시 조여질 수 있으며, 또한 새로운 부품을 사용하지 않고도 여러 차례 해제되고 다시 조여질 수 있다.

따라서, 유리하게도 본 명세서에서 설명된 자가 잠금 나사산은 화학 첨가물이 필요 없고 나사산의 영구적인 소성 변형이나 나사 머리 지지에 손상이 일어나지 않도록 나사 체결을 확고하게 한다. 체결은 언제든지 해제될 수 있으며 완전히 고정되는 효과와 함께 언제든지 다시 조여질 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 고정 원리는 대응 나사산의 경사면들의 탄성 변형에 기반한다. 본 발명에 따른 자가 잠금 나사산은, 본 발명에 따라, 부분적으로 또는 적용에 따라 나사산의 전체 길이에 걸쳐 특수하게 구성되는 돌기들(20)을 가진다.

이러한 돌기들은, 예측되는 부하에 따라, 나사 체결이 각각의 나사산의 상면이나 하면에서 견고하게 될 때 사전 장력에 의해 인가될 수 있다. 나사산이 사전 장력에 상관 없이 특정 나사 조임 깊이에서 자가 잠금 방식으로 고정되는 것이 바람직하다면, 돌기들은 나사산의 해당 영역에서 양 나사산 경사면에 적용될 수 있다. 그러면, 이러한 작용은 서로에게 대응하며 조이기 위해 나사를 조이는 동안 사전 장력은 필요하지 않다. 이러한 방식으로, 나사 체결을 느슨하게 하면, 예를 들어 계속 움직일 수 있도록 설계된 요소들도 회전하여 개방되는 것에 대항하여 고정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이러한 해결책에 의해 두 개의 너트를 잠그는 것이 불필요하게 된다.

본 발명에 따르면, 돌기들(20)은, 나사산이 조여 들어갈 때, 대응 나사산에서 어떠한 영구적인 기계적 변형을 일으키지 않도록 구성된다. 나사 체결이 사전 장력에 의해 견고하게 된 후에만 나사산이 고정되도록 된 것이라면, 돌기들(20)의 높이는 머리 지지가 가능한 한 나사 조임은 더 이상의 토크 없이 가능하도록 구성되도록 된 것이다.

본 발명에 따라 제공되는 돌기들(20, 120)을 가지는 나사산들을 생성하는 것은 요즘에는 문제가 되지 않는데, 나사산들이 현재 밀링 또는 밀링되는 것이 일반적이기 때문이다. 따라서, 돌기들(20)에 대응하는 홈들이 밀링(milling) 도구 또는 롤링(rolling) 도구에서 제공되어야 한다. 결론적으로, 이러한 돌기들은 나사산들이 어떠한 추가적인 처리 복잡성 없이 밀링 또는 롤링 가공될 때 생성될 수도 있다.

10: 나사 12: 머리
14: 축 16, 116: 수나사산
18, 118: 경사면 20, 120: 돌기
22: 둥근 끝 32: 대응 나사산

Claims (6)

1. 나사산(16, 116)이 조여질 때 부하가 가해지는 경사면들(18, 118)에 돌기(20, 120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사산(16, 116).
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌기(20, 120)는 각 하나의 나사산 회전의 일부에만 또는 복수의 짧은 부분들에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사산(16, 116).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 돌기들(20, 120)은 원호 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사산(16, 116).
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 돌기들(20, 120)의 높이는, 상기 나사산(16, 116)이 안으로 조여질 때, 특히 상기 나사산(32)이 단단하게 조여질 때에만 상기 돌기들(20, 120)이 상기 반대편의 나사산(32)의 상기 경사면들과 풀림방지가 되지 않는 결합에 이르지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사산(16, 116).
5. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서,
   상기 나사의 특정 위치에서, 상기 나사의 상기 두 개의 경사면 각각은 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사(16, 116).
6. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌기들(20, 120)은 둥근 끝(22)을 가지고 상기 나사의 조여지는 방향으로 테이퍼지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 잠금 나사(16, 116).

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