KR20220000472A

KR20220000472A - 풀림방지 볼트

Info

Publication number: KR20220000472A
Application number: KR1020200078163A
Authority: KR
Inventors: 오춘식
Original assignee: 오춘식
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-01-04
Also published as: KR102434190B1

Abstract

본 발명은 풀림방지 볼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서, 상기 나사부(100)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격하여 형성되는 트위스트 형상의 쐬기골(130)을 따라 쐐기홈(200)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

풀림방지 볼트{Bolt for preventing loose}

본 발명은 풀림방지 볼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트에 관한 것이다.

일반적으로 볼트와 너트는 면접하는 즉, 면이 서로 접촉되는 두 개의 물체를 결합 및 체결하는 수단으로서 널리 사용되고 있으며, 물체를 견고하게 체결하여 쉽게 해체되지 않도록 하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.

하지만, 볼트 및 너트는 나사산 등을 이용하여 접촉면에 마찰력을 제공하여 풀어지는 현상을 방지하도록 설계되지만, 진동, 충격 및 온도 등으로 인하여 나사산이 파손되거나 무뎌져 접촉압력이 감소가 되는 현상이 발생한다. 이에 결합력이 약화되어 나사가 풀리게 되는 결과로 이어지며, 이러한 볼트 및 너트가 설치된 구조물은 해체가 될 수 있는 위험성이 있기 때문에 크나큰 사고의 원인이 된다.

이러한 사고를 예방하기 위해 기계적인 방법을 이용하거나, 결합된 부품 사이의 결합력을 유지하기 위해 탄성이 큰 부품을 끼우거나 또는 탄성이 큰 볼트를 이용하는 방법인 스프링 와셔나 고무와셔 등을 사용하였다.

그러나, 스프링 와셔를 끼운 상태에서 너트를 조이면 스프링 와셔에 의하여 부분적인 파손이 발생되는 문제점이 있었고, 조립공정에 많은 시간이 소요되는 또 다른 문제점이 있었다.

이에 별도의 고정수단과 같은 방법으로 기존 볼트를 개량한 방법을 많이 사용하고 있지만, 볼트를 제작하는 비용과 더불어 추가적인 비용이 발생되기에 고가로 거래되어 작업장에서 사용하기가 힘들다. 또한, 상기와 같이 추가적인 수단을 추가하여 제작하기 위해서는 별도의 장비가 요구되기 때문에 제작시간이 많이 소요된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 3에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 나사산이 형성된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 후단에 일체로 연장 형성된 제2 부재를 포함하는 본체; 상기 제2 부재에 수용되는 코일스프링;을 포함하되, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재보다 외경이 작고, 제1 부재와 달리 별도의 나사산이 없으며, 외측 후부에 제1 삽입홈이 형성되어 있고, 상기 코일스프링은 일단에 절곡부가 형성되어 있고, 코일스프링의 절곡부가 제1 삽입홈에 밀착 결합되어 안착되며, 상기 코일스프링의 절곡부가 제1 삽입홈 내에서 원주 방향으로 유동 가능하게 결합되어 있는 풀림장지 볼트에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 기존 사용되는 볼트와 비교할 때 많은 비용과 제작시간이 소요되기 때문에 현장에 적용하기가 어려운 단점이 있다. 또한, 기존의 볼트가 외부 충격으로 인하여 나사산이 파괴되거나 뒤틀리는 현상이 발생할 경우 결합력이 현저하게 낮아지는 단점도 있다. 아울러, 먼저 코일스프링을 이용하기 때문에 스프링의 강성에 따라서 볼트의 결합력이 변화될 수 있으며, 기존 볼트형식 위에 코일스프링을 결합한 상태이기 때문에 나사산이 파손되어 볼트의 미끄럼 현상이 발생되는 부분이 오히려 늘어남에 따라 교량 및 놀이기구 등과 같이 안전성이 요구되는 구조물에 사용되기에는 어려움이 많다.

특허문헌 2에는 나사머리와 나사봉으로 구성되는 볼트에 있어서, 상기 볼트의 나사봉에는 길이방향을 따라서 적어도 하나 이상의 요입홈을 두고 있으며, 상기 요입홈에는 수지재로 된 띠형상의 보충물이 끼워진 것을 특징으로 하는 풀림방지용 볼트에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 별도의 보충물을 삽입하여 보충물이 변형되면서 마찰증대가 이루어져 볼트의 풀림을 방지하는 기술로서, 풀림방지 성능이 낮고, 대부분 재사용성이 낮다는 문제점이 있다.

특허문헌 3에는 머리부와 외측으로 나선형의 나사산이 일체로 형성된 몸통부로 이루어진 나사를 구성함에 있어서, 상기 몸통부 바깥쪽 둘레에 머리부와 몸통부가 이루는 축에 경사진 역회전방지홈을 방사상으로 다수개 형성한 것을 특징으로 하는 풀림방지용 특수나사에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 나사산이 45도의 내각으로 형성되기 때문에 일반 나사에 비해 체결력이 매우 낮고 약하여 체결력을 관리하는 곳에 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1928696호(2018.12.06. 등록) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0290521호(2002.09.14. 등록) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0097692호(2006.09.14. 공개)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 너트, 와셔, 패치, 핀 등의 부재를 추가로 사용하지 않고, 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있는 풀림방지 볼트를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서, 상기 나사부(100)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격하여 형성되는 트위스트 형상의 쐬기골(130)을 따라 다수의 쐐기홈(200)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나사부(100)의 일측에는 쐬기골(130)이 형성되지 않은 일반 나사산(110)이 3~4개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쐐기홈(200)은 단면이 'V'자 형상으로 이루어지되, 상기 나사부(100)의 원주방향을 따라 6개가 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쐐기홈(200)은 상기 쐬기골(130)을 기준으로 서로 마주보게 배치되되 사다리꼴 형상으로 이루어진 한 쌍의 쐐기면(210)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쐐기면(210)은 체결 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 제1 접촉변(211); 상기 제1 접촉변(211)과 서로 대칭을 이루도록 연결되는 제2 접촉변(212); 상기 제2 접촉변(212)의 단부에 연결된 제1 외변(213)에 의해 연결되되, 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 제3 접촉변(214); 및 일단이 상기 제3 접촉변(214)과 서로 대칭을 이루도록 연결되고, 타단이 상기 제1 접촉변(211)의 단부에 연결된 제2 외변(215)에 의해 제1 접촉변(211)과 연결되는 제4 접촉변(216);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)은 서로 동일한 아치형 곡선으로 돌출 형성되고, 상기 제3 접촉변(214)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)보다 상대적으로 큰 아치형 곡선으로 돌출 형성되며, 상기 제4 접촉변(216)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)보다 상대적으로 작은 아치형 곡선으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 너트, 와셔, 패치, 핀 등의 부재를 추가로 사용하지 않고, 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지하는 효과가 있다. 특히, 너트의 나사부와 접촉되는 4개의 접촉변을 통해 너트의 체결을 용이하게 함은 물론 강력한 쐐기작용이 구현되면서 너트의 풀림을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 풀림방지 볼트의 쐐기홈을 확대하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 풀림방지 볼트를 도시한 측단면도.
도 5는 도 3의 A부를 확대하여 도시한 평면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풀림방지 볼트는 일반적으로 사용되는 볼트와 마찬가지로 외주면에 나사산(110)과 나사골(120)이 형성되는 나사부(100)와, 상기 나사부(100)의 선단에 형성되되 상기 나사부(100)보다 지름이 큰 헤드부(100a)로 구성된다.

보통 볼트에 형성된 나사산과 너트에 형성된 나사산의 치합이 축방향으로 밀착되어 나사면의 마찰력과 볼트와 너트 자리면의 마찰력으로 풀림방지력이 작용하여 고정된다.

그러나, 외력이나 진동으로 풀림방지력을 능가하는 외력이 작용하여 나사산의 치합에 이완이 발생하면 작은 외력에도 지속적으로 이완되어 풀림방지력이 상실된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 나사면의 마찰계수를 높이거나, 마찰면적을 높이거나, 삽입재, 와셔, 이중너트 체결 등을 통해 풀림방지력을 부여하였다. 그러나, 이러한 방식들은 많은 비용과 제작시간이 소요되기 때문에 현장에 적용하기가 어려운 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 나사부(100)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격하여 형성되는 트위스트 형상의 쐬기골(130)을 따라 다수의 쐐기홈(200)이 형성된다.

상기 쐬기골(130)은 상기 나사산(110)과 교차하는 방향으로 형성되며, 상기 나사골(120)과 동일한 높이까지 형성될 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 나사골(120)보다 더 얕을 수도 있고 더 깊을 수도 있다.

또한, 상기 쐬기골(130)은 볼트의 길이방향을 따라 트위스트 형상으로 형성되되, 볼트의 중심축과 나사 리드각 사이에 형성된다. 특히, 상기 쐬기골(130)의 형성 시 비틀림 형성함으로써 상기 쐐기홈(200)은 제1 접촉변(211), 제2 접촉변(212), 제3 접촉변(214) 및 제4 접촉변(216)이 볼록하게 돌출 형성되는 것이다.

이에 본 발명은 너트, 와셔, 패치, 핀 등의 부재를 사용하지 않고, 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈(200)을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지할 수 있다.

상기 나사부(100)의 단부측에는 쐬기골(130)이 형성되지 않은 일반 나사산(110)이 3~4개가 형성될 수 있다.

이는, 볼트에 너트를 체결할 경우, 체결의 안정성 확보를 위해 볼트의 나사산(100) 3~4개 정도를 지난 지점에서 너트의 체결이 완료되도록 하고 있으며, 볼트의 나사부(100)에 체결된 너트를 풀고자 할 때, 너트가 쐬기골(130)이 형성되지 않은 일반 나사산(110)에서 원활하게 풀림이 이루어지도록 하여 볼트 및 너트의 재사용이 가능하도록 하기 위함이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 쐐기홈(200)은 단면이 'V'자 형상으로 이루어지되, 상기 나사부(100)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 6개가 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 쐐기홈(200)에 의해 발생되는 쐐기작용이 너트의 내부면을 따라 균일하게 이루지도록 하여 너트의 풀림이 보다 완벽하게 이루어지도록 하기 위함이다.

구체적으로, 상기 나사부(100)의 원주방향을 따라 6개의 쐐기홈(200)이 형성되고, 너트에 6개 정도의 나사산이 형성된 경우 너트에 작용되는 쐬기홈은 36개 정도이고, 36개의 쐐기홈(200)은 너트의 원주방향으로 전체에 균일하게 쐐기작용이 이루어져 너트의 풀림이 방지되게 되는 것이다.

상기 쐐기홈(200)에 의한 너트의 풀림방지는 쐐기홈(200)의 접촉변에 형성되는 돌출된 아치형 곡선에 의해 이루어지며, 이에 대한 구체적은 설명은 도 5를 참조하여 설명한다.

상기 쐐기홈(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형상으로 이루어진 제1 쐐기면(210a)과 제2 쐐기면(210b)이 쐬기골(130)을 기준으로 'V'자 형으로 서로 마주보고 배치된 쐐기면(210)으로 이루어지고, 상기 쐐기면(210)은 제1 접촉변(211), 제2 접촉변(212), 제1 외변(213), 제3 접촉변(214), 제2 외변(215) 및 제4 접촉변(216)을 포함한다.

상기 제1 접촉변(211)은 제1 쐐기면(210a)에 형성되며, 체결 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 부분으로, 다른 접촉변들과 비교하여 상대적으로 중간 크기 정도의 아치형 곡선으로 돌출 형성된다.

상기 제2 접촉변(212)은 쐬기골(130)을 기준으로 상기 제1 접촉변(211)과 대칭되는 제2 쐐기면(210b)에 형성되며, 상기 제1 접촉변(211)과 동일한 아치형 곡선으로 돌출 형성된다.

상기 제3 접촉변(214)은 제2 쐐기면(210b)에 형성되며, 상기 제2 접촉변(212)의 단부에 연결된 제1 외변(213)에 의해 제2 접촉변(212)과 연결되되, 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 부분으로서, 풀림방지의 주기능을 담당하게 된다.

이러한 제3 접촉변(214)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212) 보다 상대적으로 큰 아치형 곡선으로 돌출 형성된다.

상기 제4 접촉변(216)은 제1 쐐기면(210a)에 형성되며, 쐬기골(130)을 기준으로 상기 제3 접촉변(214)과 서로 대칭을 이루도록 일단이 쐬기골(130)에서 제3 접촉변(214)과 연결되고, 타단은 상기 제1 접촉변(211)의 단부에 연결된 제2 외변(215)에 의해 제1 접촉변(211)과 연결된다.

이러한 제4 접촉변(216)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)보다 상대적으로 작은 아치형 곡선으로 돌출 형성되며, 거의 직선에 가까운 곡선으로 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 풀림방지 볼트의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 풀림방지 볼트에 너트를 체결하는 경우, 중간 크기 정도로 볼록하게 돌출된 제1 접촉변(211)이 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉하게 된다.

다음으로, 상기 제1 접촉변(211)과 동일한 아치형 곡선으로 돌출 형성된 제2 접촉변(212)이 접촉하면서 너트의 체결이 이루어진다.

여기서, 상기 제1 접촉변(211)과 제2 접촉변(212)은 너트와의 체결을 위해 필요하면서도 체결 시 많은 힘이 들지 않도록 체결토크를 줄이는 역할을 한다.

한편, 풀림방지 볼트로부터 너트를 풀림하는 경우에는 가장 큰 아치형 곡선으로 돌출 형성된 제3 접촉변(214)이 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉하게 된다.

이와 같은 구조를 통해서 풀림방지 볼트에 너트를 체결하는 경우에 작은 체결력으로 비교적 용이하게 체결이 이루어지고, 풀림의 경우에는 상대적으로 가장 큰 아치형 곡선으로 돌출된 제3 접촉변(214)에 의해 강력한 쐐기작용이 구현되면서 너트의 풀림을 방지할 수 있는 것이다. 특히, 너트의 풀림을 방지하기 위해서는 대략 36개 정도의 쐐기홈(200)이 작용한다.

이처럼, 본 발명은 볼트의 나사 리드각에 대응하여 다수의 쐐기홈(200)을 형성함으로써 체결토크 이상의 풀림토크를 발생시켜 진동이나 온도변화 등으로 인한 볼트의 풀림을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

100 : 나사부 100a : 헤드부
110 : 나사산 120 : 나사골
130 : 쐬기골 200 : 쐐기홈
210 : 쐐기면 211 : 제1 접촉변
212 : 제2 접촉변 213 : 제1 외변
214 : 제3 접촉변 215 : 제2 외변
216 : 제4 접촉변

Claims

다수의 나사산(110)과 나사골(120)이 형성된 나사부(100)를 갖는 볼트에 있어서,
상기 나사부(100)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격하여 형성되는 트위스트 형상의 쐬기골(130)을 따라 다수의 쐐기홈(200)이 형성되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
청구항 1에 있어서,
상기 나사부(100)의 일측에는 쐬기골(130)이 형성되지 않은 일반 나사산(110)이 3~4개로 형성되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기홈(200)은 단면이 'V'자 형상으로 이루어지되, 상기 나사부(100)의 원주방향을 따라 6개가 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기홈(200)은 상기 쐬기골(130)을 기준으로 서로 마주보게 배치되되 사다리꼴 형상으로 이루어진 한 쌍의 쐐기면(210)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
청구항 4에 있어서,
상기 쐐기면(210)은 체결 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 제1 접촉변(211);
상기 제1 접촉변(211)과 서로 대칭을 이루도록 연결되는 제2 접촉변(212);
상기 제2 접촉변(212)의 단부에 연결된 제1 외변(213)에 의해 연결되되, 너트의 풀림 시 너트의 나사부와 가장 먼저 접촉되는 제3 접촉변(214); 및
일단이 상기 제3 접촉변(214)과 서로 대칭을 이루도록 연결되고, 타단이 상기 제1 접촉변(211)의 단부에 연결된 제2 외변(215)에 의해 제1 접촉변(211)과 연결되는 제4 접촉변(216);을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)은 동일한 아치형 곡선으로 돌출 형성되고, 상기 제3 접촉변(214)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)보다 상대적으로 큰 아치형 곡선으로 돌출 형성되며, 상기 제4 접촉변(216)은 상기 제1 접촉변(211) 및 제2 접촉변(212)보다 상대적으로 작은 아치형 곡선으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 풀림방지 볼트.