KR20210004039A - 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트, 너트 또는 렌지 등과 같이 회전 토크에 의해 결합 작동하는 회전 결합구에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 외부 몸체(10) 내부에 내부 몸체(20)를 내 삽입 결합하되 상기 내부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부(12)에 내측으로 텐션 작동하는 판 스프링 부재(30)나 상하로 텐션 작동하는 상하 텐션 부재(40)를 삽입 설치하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하면서 종래와 같은 부품의 손상을 방지하도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구{Rotating coupling member having torque limiting function}

본 발명은 볼트, 너트 또는 렌지 등과 같이 회전 토크에 의해 결합 작동하는 회전 결합구에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 간단한 구조에 의해 정해진 토크 이하에서 결합 작동하고, 정해진 토크 이상에서 헛 돌아 결합 작동하지 못하게 하는 토크 제한 기능에 의해 부품의 손상을 방지하는 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구에 관한 것이다.

일반적으로 볼트와 너트는 나선형의 나사산 구조에 의해 부품을 결합하는 대표적인 체결 수단으로 볼트 외주연에 형성된 수나사산과 너트 내주연에 형성된 암나사산이 회전 결합으로 서로 맞물리면서 견고하고 안정된 결합 상태를 유지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 볼트와 너트의 회전에 의한 나사 체결을 위해 별도의 렌치를 사용하기도 한다.

즉, 상기 볼트와 너트의 외측에 다각형 구조의 렌치 회전부를 형성하거나 볼트의 두부에 렌치 홈부를 형성하여 렌치를 이용하여 볼트와 너트를 손쉽게 회전시켜 나사 체결하게 되는 것이다.

이와 같은 종래 볼트와 너트는 회전에 의한 나사 체결력을 극대화시켜야 사용중에 나사의 풀림을 방지하므로 볼트와 너트의 풀림이 방지되는 견고한 결합력을 제공하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같이 볼트와 너트의 나사 체결력을 극대화하고자 볼트나 너트의 체결력 보다 더 큰 토크를 무리하게 가하는 경우에 볼트와 너트 또는 볼트와 너트를 회전 체결하는 렌치에 손상이 발생되는 것이다.

이와 같은 손상으로 볼트와 너트의 체결 또는 풀림이 곤란하게 되거나 렌치의 경우에 더 이상 사용할 수 없는 문제 등이 발생하였다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 다양한 기술이 개시된 바 있는데, 일 예로 체결 토크(TORQUE) 제어형 볼트가 알려져 있다. 이는 볼트 머리부의 하부와 상기 볼트에 삽입되는 와셔 상부에 규정 이상의 토크를 가해 체결시 상호간에 체결되어지지 않도록 하는 나사면을 각각 구성하여, 볼트 체결시 볼트의 절손 및 상대물의 파손을 최소화 시켜 줄 수 있도록 하였으나 이러한 종래 기술은 구조가 복잡하고, 볼트, 너트 및 렌치와 같은 회전 결합구 등에 간단히 적용하여 실시하는데 어려움이 있어 종래 기술의 문제점을 실질적으로 광범위하게 해결하지 못하는 문제점이 있었다.

공개특허 제10-2005-0076677호(2005년07월26일) 공개특허 제10-1998-062443호(1998년10월07일)

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 볼트, 너트 또는 렌지 등과 같이 회전 토크에 의해 결합 작동하되, 간단한 구조에 의해 정해진 토크 이하에서 결합 작동하고, 정해진 토크 이상에서 헛 돌아 결합 작동하지 못하게 하는 토크 제한 기능에 의해 부품의 손상을 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은 외부 몸체와, 상기 외부 몸체 내부의 삽입부에 내 삽입 결합되는 내부 몸체와, 상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부에 내측으로 탄발 밀착되게 삽입하되, 내부 몸체에 결합되어 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하는 판 스프링 부재로 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 판 스프링 부재는 C형 단면 구조로 다각형으로 절곡 형성하되, 일측 하부에 결합 돌기를 돌출 형성하여 내부 몸체의 외주연에 돌출되는 플랜지 상부에 형성된 결합 홈에 삽입 결합하고, 상기 외부 몸체의 외홈는 내측면을 판 스프링 부재에 대응되는 다각형 구조로 형성하여 구성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 외부 몸체와, 상기 외부 몸체 내부의 삽입부에 내 삽입 결합되는 내부 몸체와, 상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부와 내부 몸체 외측으로 돌출 형성된 플랜지 사이에 상하로 텐션 작동하도록 내 삽입되는 상하 텐션 부재로 구성하되, 상기 상하 텐션 부재는 상하 텐션 작동하는 스프링과, 하부 원주상에 캠 작동부와 상부 원주상에 캠 작동부가 웨이브 형상으로 서로 맞물리는 상,하부 캠으로 구성하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 외부 몸체와 내부 몸체의 결합 구조는 볼트, 너트 또는 렌치 중에 어느 하나로 구성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 볼트, 너트 또는 렌치 등을 구성하는 외부 몸체 내부에 내부 몸체를 내 삽입 결합하되 상기 내부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부에 내측으로 텐션 작동하는 판 스프링 부재나 상하로 텐션 작동하는 상하 텐션 부재를 삽입 설치하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하면서 종래와 같은 부품의 손상을 방지하도록 하는 것이다.

특히, 간단한 구조에 의해 조립 작업성, 경제성이 우수하면서 부품의 손상 방지로 내구성을 장구히 유지하는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 너트를 보여주는 외관 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 1의 결합 상태 반 단면 사시도.
도 4는 도 1의 평 단면도.
도 5는 본 발명이 적용된 볼트를 보여주는 외관 사시도.
도 6은 도 5의 반 단면 사시도.
도 7은 본 발명이 적용된 렌치를 보여주는 외관 사시도.
도 8은 도 7의 반 단면 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 기술이 적용된 너트를 보여주는 외관 사시도.
도 10은 도 9의 분해 사시도.
도 11은 도 9의 반 단면 사시도.
도 12는 도 9의 기술이 적용된 볼트를 보여주는 외관 사시도.
도 13은 도 12의 반 단면 사시도.
도 14는 도 9의 기술이 적용된 렌치를 보여주는 외관 사시도.
도 15는 도 14의 반 단면 사시도.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구는 다양한 실시 예로 구성할 수 있는데, 도 1 내지 도 8에 도시된 실시 예는 외부 몸체(10)와, 상기 외부 몸체 내부의 삽입부(11)에 내 삽입 결합되는 내부 몸체(20)와, 상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부(12)에 내측으로 탄발 밀착되게 삽입하되, 내부 몸체(20)에 결합되어 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하는 판 스프링 부재(30)로 구성하여 이루어진 것이다.

이때, 상기 판 스프링 부재(30)는 일측이 개구되어 있는 C형 단면 구조로 원주를 따라 다각형 절곡 형성하여 내외측으로 텐션 작동하도록 구성하되, 일측 하부에 결합 돌기(32)를 돌출 형성하여 내부 몸체의 외주연에 돌출되는 플랜지(21) 상부에 형성된 결합 홈(22)에 삽입 결합하도록 구성한다.

그리고 상기 외부 몸체의 외홈부(12)는 내측면(12a)을 판 스프링 부재에 대응되는 다각형 구조로 형성하여 구성하는 것이다.

여기서, 상기 볼트, 너트 또는 렌치의 토크 값은 판 스프링 부재(30)에 의해 설정하는데, 상기 판 스프링 부재가 외부 몸체를 내측으로 탄발 밀착하는 밀착력에 따라 밀착력이 높아지면 토크 값은 상승하여 더 강하게 결합한 후 외부 몸체가 헛 돌기 시작하고, 반대로 밀착력이 낮아지면 토크 값이 하강하여 더 약하게 결합한 후 외부 몸체가 헛 돌기 시작하도록 조정되는 것이다.

상기 외부 몸체(10)와 내부 몸체(20)의 결합 구조는 볼트, 너트 또는 렌치와 같이 회전 작동에 의해 나사 체결이나 결합 작동을 수행하는 다양한 부품, 공구 등에 적용 가능한 것이다.

또한, 본 발명은 도 9 내지 도 15에 도시된 바와 같이 달리 실시할 수 있는데, 이는 외부 몸체(10')와, 상기 외부 몸체 내부의 삽입부(21)에 내 삽입 결합되는 내부 몸체(20')와, 상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부(12)와 내부 몸체 외측으로 돌출 형성된 플랜지(21) 사이에 상하로 텐션 작동하도록 내 삽입되는 상하 텐션 부재(40)로 구성하되, 상기 상하 텐션 부재(40)는 상하 텐션 작동하는 스프링(41)과, 하부 원주상에 캠 작동부(42a)와 상부 원주상에 캠 작동부(43a)가 웨이브 형상으로 서로 맞물리는 상,하부 캠(42)(43)으로 구성하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 구성할 수 있는 것이다.

이때, 상기 하부 캠(43)은 내부 몸체의 플랜지(21) 상부에 고정 결합하도록 구성함이 바람직하다.

여기서, 상기 볼트, 너트 또는 렌치의 토크 값은 상하 텐션 부재의 스프링(41)에 의해 설정하는데, 상기 스프링이 외부 몸체를 상하로 탄발 밀착하는 밀착력에 따라 밀착력이 높아지면 토크 값은 상승하여 더 강하게 결합한 후 외부 몸체가 헛 돌기 시작하고, 반대로 밀착력이 낮아지면 토크 값이 하강하여 더 약하게 결합한 후 외부 몸체가 헛 돌기 시작하도록 조정되는 것이다.

또한, 상기 외부 몸체(10)와 내부 몸체(20)의 결합 구조는 전술한 실시 예와 동일하게 볼트, 너트 또는 렌치와 같이 회전 작동에 의해 나사 체결이나 결합 작동을 수행하는 다양한 부품, 공구 등에 적용 가능한 것이다.

미 설명 부호로서, 18은 외부 몸체(10,10') 외측면에 다각형 구조로 형성하는 렌치 작동부, 50은 아일렛 구조로 외부 몸체의 삽입부(11) 상부로 융착하여 고정하는 고정부를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 8의 실시 예는 볼트, 너트 또는 렌치를 형성하는 외부 몸체(10) 내부의 삽입부(11) 하부에서 내부 몸체(20)를 내 삽입하여 결합하는 것이다.

이때, 상기 외부 몸체의 하부 원주상으로 형성된 링 형상의 요홈부(12)에 판 스프링 부재(30)를 내 삽입 결합하는데, 상기 판 스프링 부재(30)와 요홈부의 내측면(12a)은 다각형 구조로 대응 형성되어 판 스프링 부재(30)가 요홈부의 내측면(12a)에 탄발 밀착되게 결합되는 것이다.

그리고 상기 판 스프링 부재(30)의 일측 하부에 돌출 형성된 결합 돌기(32)를 내부 몸체의 플랜지(21) 상부에 형성된 결합 홈(22)에 삽입 결합시켜 판 스프링 부재(20)와 내부 몸체(20)를 결합하는 것이다.

이와 같이 간단 조립구조를 갖는 본 발명의 볼트, 너트 또는 렌치는 외부 몸체(10)를 회전시켜 결합 작동하는 것이다.

이 과정에서 상기 외부 몸체(10)를 정해진 토크 이하로 회전 시키면 상기 외부 몸체와 함께 내부 몸체가 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상으로 회전시키면 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하면서 종래와 같은 부품의 손상을 방지하게 되는 것이다

이는 상기 외부 몸체의 요홈부(12)에서 내측으로 탄발 밀착 설치되는 판 스프링 부재(30)의 밀착력 보다 더 큰 토크로 외부 몸체를 회전시키면 상기 판 스프링 부재가 탄발적으로 벌어지면서 외부 몸체가 헛 돌기 시작하여 몸체의 손상을 방지하게 되는 것인데, 예를 들면 볼트와 너트의 경우 정해진 토크 이하까지 회전하면서 체결된 후 정해진 토크 이상이 되면 외부 몸체(10)가 헛 돌아 체결 작동이 이루어지지 않기 때문에 부품의 손상을 방지하게 되는 것이다.

또한, 본 발명 도 9 내지 도 15의 실시 예는 전술한 실시 예와 동일하게 외부 몸체(10') 내부의 삽입부(11) 하부에서 내부 몸체(20')를 내 삽입하여 결합하는 것이다.

이때, 상기 외부 몸체의 하부 원주상으로 형성된 링 형상의 요홈부(12)와 내부 몸체의 플랜지(21) 사이로 상하 텐션 부재(40)를 내 삽입 결합하는데, 상기 상하 텐션 부재(40)는 상하 텐션 작동하는 스프링(41)과, 하부 원주상에 캠 작동부(42a)와 상부 원주상에 캠 작동부(43a)가 웨이브 형상으로 서로 맞물리는 상,하부 캠(42)(43)을 삽입 설치하여 결합하는 것이다.

이와 같이 간단 조립구조를 갖는 본 발명의 볼트, 너트 또는 렌치는 외부 몸체(10)를 회전시켜 결합 작동하게 되는 것이다.

이 과정에서 상기 외부 몸체(10)를 정해진 토크 이하로 회전 시키면 상기 외부 몸체와 함께 내부 몸체가 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상으로 회전시키면 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하면서 종래와 같은 부품의 손상을 방지하게 되는 것이다

이는 상기 외부 몸체의 요홈부(12)에서 스프링(41)에 의해 상,하부 캠(42)(43)의 캠 작동부(42a)(43a)가 상하로 밀착 설치되는 밀착력 보다 더 큰 토크로 외부 몸체를 회전시키면 상기 상부 캠(42)이 스프링(41)을 상부로 밀어 상부 캠(42)과 하부 캠(43)이 서로 벌어지면서 외부 몸체가 헛 돌기 시작하여 몸체의 손상을 방지하게 되는 것인데, 예를 들면 볼트와 너트의 경우 정해진 토크 이하까지 회전하면서 체결된 후 정해진 토크 이상이 되면 외부 몸체(10')가 헛 돌아 체결 작동이 이루어지지 않기 때문에 부품의 손상을 방지하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 볼트, 너트 또는 렌치 등을 구성하는 외부 몸체 내부에 내부 몸체를 내 삽입 결합하되 상기 내부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부에 내측으로 텐션 작동하는 판 스프링 부재나 상하로 텐션 작동하는 상하 텐션 부재를 삽입 설치하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하면서 종래와 같은 부품의 손상을 방지하도록 하는 것이다.

10,10': 외부 몸체 11: 삽입부
12: 요홈부 20,20': 내부 몸체
21: 플랜지 22: 결합 홈
30: 판 스프링 부재 32: 결합 돌기
40: 상하 텐션 부재 41: 스프링
42,43: 상,하부 캡 42a,43a: 캠 작동부

Claims (4)

1. 외부 몸체(10)와,
   상기 외부 몸체 내부의 삽입부(11)에 내 삽입 결합되는 내부 몸체(20)와,
   상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부(12)에 내측으로 탄발 밀착되게 삽입하되, 내부 몸체(20)에 결합되어 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 하는 판 스프링 부재(30)로 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 판 스프링 부재(30)는 C형 단면 구조로 다각형으로 절곡 형성하되, 일측 하부에 결합 돌기(32)를 돌출 형성하여 내부 몸체의 외주연에 돌출되는 플랜지(21) 상부에 형성된 결합 홈(22)에 삽입 결합하고,
   상기 외부 몸체의 외홈부(12)는 내측면(12a)을 판 스프링 부재에 대응되는 다각형 구조로 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구.
   
3. 외부 몸체(10')와,
   상기 외부 몸체 내부의 삽입부(11)에 내 삽입 결합되는 내부 몸체(20')와,
   상기 외부 몸체의 하부 원주상에 형성된 링 형상의 요홈부(12)와 내부 몸체 외측으로 돌출 형성된 플랜지(21) 사이에 상하로 텐션 작동하도록 내 삽입되는 상하 텐션 부재(40)로 구성하되,
   상기 상하 텐션 부재(40)는 상하 텐션 작동하는 스프링(41)과, 하부 원주상에 캠 작동부(42a)와 상부 원주상에 캠 작동부(43a)가 웨이브 형상으로 서로 맞물리는 상,하부 캠(42)(43)으로 구성하여 정해진 토크 이하에서 내외부 몸체가 함께 회전하면서 결합 작동하고 정해진 토크 이상에서 외부 몸체가 헛 돌게 작동하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구.
   
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
   상기 외부 몸체(10)와 내부 몸체(20)의 결합 구조는 볼트, 너트 또는 렌치 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토크 제한 기능을 갖는 회전 결합구.

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