KR20220036984A - 잠금 너트 - Google Patents

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KR20220036984A
KR20220036984A KR1020227006908A KR20227006908A KR20220036984A KR 20220036984 A KR20220036984 A KR 20220036984A KR 1020227006908 A KR1020227006908 A KR 1020227006908A KR 20227006908 A KR20227006908 A KR 20227006908A KR 20220036984 A KR20220036984 A KR 20220036984A
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KR
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annular washer
shoulder
annular
collar
washer
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KR1020227006908A
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Inventor
하르트무트 플레이그
Original Assignee
에스에프 한델스- 운트 베시츠게셀샤프트 엠베하
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Application filed by 에스에프 한델스- 운트 베시츠게셀샤프트 엠베하 filed Critical 에스에프 한델스- 운트 베시츠게셀샤프트 엠베하
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    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/02—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down
    • F16B39/12—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down by means of locknuts
    • F16B39/16—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down by means of locknuts in which the screw-thread of the locknut differs from that of the nut
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/282—Locking by means of special shape of work-engaging surfaces, e.g. notched or toothed nuts

Abstract

본 발명은 암나사를 갖는 나사부, 인접한 둘레 숄더 및 숄더를 둘러싸는 칼라를 갖는 너트 본체를 갖고 금속 환형 와셔를 갖는 잠금 너트를 제공하며, 환형 와셔는 칼라 내의 숄더 상에 안착되며 칼라는 내측으로 구부러져 구부려진 칼라와 환형 와셔가 수용되는 숄더 사이에 환형 그루브를 형성한다. 너트 본체의 나사부의 암나사에 대응하는 암나사는 환형 와셔의 내부 둘레에 형성되며, 환형 와셔의 암나사는 너트 본체의 암나사에 대해 일정 거리만큼 축 방향으로 오프셋된다. 환형 그루브의 환형 와셔의 더 나은 고정을 위해 돌출부 또는 리세스의 열이 환형 와셔와 숄더가 중첩되는 숄더 상에 또는 환형 와셔 상에 형성되고, 돌출부 또는 리세스는 축 방향으로 돌출되고 숄더 또는 환형 와셔의 둘레 주위에 분포되어 배치된다. 환형 와셔가 너트 본체의 숄더 상의 칼라 내측에 배치될 때 돌출부는 숄더 상의 환형 와셔에 대한 베어링 표면, 라인 또는 지점을 형성한다. 칼라가 변형되어 환형 그루브를 형성할 때, 축 방향 힘이 환형 와셔에 인가되어, 돌출부 또는 리세스를 부분적으로 변형시키고/변형시키거나 이를 환형 와셔 또는 숄더의 대향 표면으로 부분적으로 가압한다. 결과적으로, 환형 와셔가 환형 그루브 내에 강제-잠금 및 형상-끼워맞춤 방식으로 유지된다.

Description

잠금 너트
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 잠금 너트에 관한 것이다. 이러한 잠금 너트는 예를 들어, DE 26 38 560 C호, DE 43 13 809 C1호, DE 43 13 845 C1호 및 WO 2011/000393 A1호에서 공지되어 있다.
잠금 너트는 재사용 가능한 일체형 금속 너트, 특히 내부에 나사산이 있는 금속 너트 본체와 내부에 금속으로 이루어진 잠금 와셔(washer)를 유지하기 위해 환형 그루브(groove)로 변형되는 인접 칼라(collar)가 있는 강철로 일체형으로 이루어진 너트이다. 잠금 너트는 너트 본체의 칼라 내부에 환형 와셔를 배치하고, 칼라를 크림핑(crimping)하여 이렇게 형성된 환형 그루브에 환형 와셔를 유지한 다음 너트 본체와 환형 와셔에서 암나사를 동시에 절단하여 제조된다. 이는 잠금 환형 와셔의 내부 둘레 가장자리에 있는 너트 나사산에 대응하는 나사산을 초래한다. 환형 와셔 및 그 나사산은 잠금 너트의 클램핑(clamping) 효과를 조정하기 위해 너트 나사산에 대해 작은 거리만큼, 예를 들어, 너트 나사산의 나사산 피치의 대략 5 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 20%에 대응하는 거리만큼 축 방향으로 오프셋된다. 잠금 환형 와셔는 축 방향으로 특정 탄성을 가지며, 이에 의해 잠금 너트의 클램핑력은 환형 와셔의 암나사 오프셋에 의해 조정될 수 있고 잠금 너트는 많은 스크류 동작에 대해 이러한 조정된 클램핑력을 유지한다.
이 유형의 잠금 너트는 스크류 연결이 느슨해지지 않도록 스크류를 고정하는 효과적이고 간단한 수단을 제공한다. 스크류를 고정하기 위해 더 이상의 패스너(fastener)나 기계 요소가 필요하지 않으며 스크류 자루, 나사산이 있는 단부 또는 볼트의 추가의 기계 가공이 필요하지 않다. 잠금 와셔는 스크류 또는 볼트가 조여질 때 탄성적으로 변형될 수 있는 클램핑 부분을 형성한다. 이는 잠금 환형 와셔의 오프셋을 통해 조정될 수 있는 반경 방향 및 축 방향 유지력을 초래한다. 잠금 너트는 큰 온도 변동 및 진동에도 영구적인 연결을 보장한다.
이러한 공지된 잠금 너트는 우수한 잠금 특성을 가지므로 시장에서 확립되었다. 바람직할 수 있는 잠금 환형 와셔의 탄성을 증가시키기 위해 예를 들어, 특정 너트 크기 또는 극한 온도 부하의 경우, 위에서 언급한 문서는 반경 방향으로 다양한 두께의 환형 와셔를 제공하고, 외부 둘레에 세그먼트형 둘레 리세스 및/또는 외부 둘레에 추가 노치(notch)를 제공할 것을 제안한다. 이를 통해 스프링 강과 같은 단단한 탄성 재료로 환형 와셔를 제조할 수 있으며 원하는 축 방향 편향에 필요한 탄성을 달성할 수 있으며 동시에 높은 유지력을 달성하기에 충분히 높게 환형 와셔의 탄성 복원력을 유지한다. 환형 와셔는 적어도 너트 본체만큼 단단한 재료로 이루어져 있기 때문에, 환형 와셔의 나사산은 많은 나사 조임 동작 후에도 손상되지 않은 상태로 유지되므로, 잠금 위치에서의 클램핑력의 현저한 변화 없이 잠금 너트가 여러 번 풀고 다시 조여질 수 있다. 매우 높은 온도를 견딜 수 있는 재료가 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어, 자동차에 사용될 때 매우 중요하다.
앞서 언급한 문서는 고정 환형 와셔의 탄성을 최적화하기 위한 가능한 해결책을 제안한다. 그러나, 실제로는 링 그루브에 고정 환형 와셔의 고정이 여전히 개선될 수 있음이 나타났다.
종래 기술에서, 잠금 너트는 또한 일반 잠금 너트와 유사한 방식으로 너트 본체의 칼라에 유지되는 플라스틱으로 이루어진 잠금 및 시일링(sealing) 링으로 알려져 있다. 이러한 잠금 너트는 예를 들어, EP 0 047 061 A1호, DE-A-1 815 585호, DE 36 40 225 C2호, DE 84 24 281 U1호, US-A-4,019,550호, US-A-3,275,054호, US-A-3,316,338호, US-A-2,450,694호, US-A-5,454,675호에 설명되어 있다. 그러나 이러한 잠금 너트는 다른 동작 원리에 기초한다. 플라스틱 고정 및 시일링 링의 처음의 나사산이 없는 부분은 너트의 암나사에 직접 연결되고 암나사 너머로 약간 돌출된다. 볼트가 조여지면, 잠금 및 시일링 와셔의 내부 둘레로 절단된다. 위에서 언급한 문서의 대부분은 볼트를 조일 때 플라스틱 재료가 후퇴하는 흡수에 대해 다루고 있다.
다른 이유 중에서도 플라스틱 환형 와셔가 금속으로 이루어진 환형 와셔에 비해 그 탄성과 관련하여 다르게 거동하기 때문에, 그리고 이러한 종래 기술이 환형 와셔와 너트 본체의 암나사의 축 방향 오프셋을 제공하지 않기 때문에, 종래 기술의 교시는 잠금 환형 와셔의 탄성 및 유지력의 조정과 관련하여 금속으로 일체로 이루어진 잠금 너트로 이전될 수 없다. 이러한 잠금 너트의 유지력은 다른 동작 원리에 기초한다. 본 발명의 목적은 금속으로 일체로 이루어진 잠금 너트의 신뢰성을 더욱 최적화하는 것이다.
본 과제는 청구항 1에 따른 잠금 너트와 청구항 20에 따른 방법에 의해 해결된다. 종속항은 실시예를 정의한다.
본 발명은 암나사를 갖는 나사부, 나사부에 인접한 둘레 숄더(shoulder) 및 숄더를 둘러싸는 칼라(collar)를 갖는 너트 본체, 및 금속으로 이루어진 환형 와셔(washer)를 갖는 잠금 너트(locknut)를 제공하며, 환형 와셔는 칼라 내측의 숄더 상에 안착되고 칼라는 내측으로 구부러져 구부러진 칼라와 숄더 사이에 환형 그루브(groove)를 형성하며 환형 와셔는 숄더에 수용된다. 나사부의 암나사에 대응하는 암나사가 환형 와셔의 내부 둘레에 형성되고, 환형 와셔의 암나사는 너트 본체의 암나사에 대해 일정 거리만큼 축 방향으로 오프셋된다. 환형 그루브에 환형 와셔의 보다 나은 고정을 위해, 일련의 돌출부 또는 리세스가 환형 와셔와 숄더가 서로 중첩되는 숄더 상에 또는 환형 와셔 상에 형성되고, 돌출부 또는 리세스가 축 방향으로 돌출되고 숄더 또는 환형 와셔의 둘레 주위에 분포되어 배치된다. 환형 와셔가 너트 본체의 숄더 상의 칼라 내측에 배치될 때 돌출부 또는 리세스는 숄더 상의 환형 와셔에 대한 베어링 표면, 라인 또는 지점을 형성한다. 칼라를 변형시켜 환형 그루브를 형성함으로써, 축 방향 힘이 환형 와셔에 인가되어, 돌출부 또는 리세스 또는 리세스 사이의 나머지 재료를 부분적으로 변형시키고/변형시키거나 이를 대향 표면, 환형 와셔 또는 숄더로 부분적으로 가압한다. 결과적으로, 환형 와셔가 환형 그루브 내에 강제-잠금(force-locking) 및 형상-끼워맞춤(form-fitting) 방식으로 크램핑된다. 숄더 또는 환형 와셔 상에 형성된 돌출부 또는 리세스 사이이 재료는 칼라가 변형되고 이에 의해 회전에 대해 환형 그루브 내에 환형 와셔를 고정할 때 환형 와셔 또는 숄더의 대향 표면을 어느 정도 관통한다. 또한 돌출부 또는 리세스는 숄더 또는 환형 와셔의 연속 또는 단차 표면보다 더 적응성이 있으므로 환형 와셔의 축 방향 오프셋의 보다 정밀한 조정을 허용한다.
다양한 실시예에서, 돌출부 또는 리세스는 숄더 또는 환형 와셔의 둘레 주위에 반경 방향으로 정렬되고 균일하게 분포된다. 이는 너트 본체의 축에 수직인 환형 와셔의 우수한 정렬을 제공한다.
잠금 너트의 크기에 따라, 다른 개수의 돌출부 또는 리세스가 반경 방향으로 선택될 수 있으며, 적어도 16개의 돌출부 또는 리세스가 다양한 실시예에 제공된다. 예를 들어, 적어도 24개 또는 40개의 돌출부 또는 리세스가 또한 반경 방향으로 제공될 수 있다.
돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료는 다른 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 돌출부 또는 나머지 재료는 볼록한 곡률의 형상, 특히 원형 또는 타원형 돔(dome) 또는 누워 있는 반원 원통, 또는 모서리가 있거나 뾰족한 형상, 특히 누워 있는 삼각형 원통 또는 사면체, 또는 대략 이러한 형상을 갖는다. 특히 불규칙한 사면체 형상의 리세스 사이에 돌출부나 나머지 재료가 있는 경우 좋은 결과를 얻었다.
예를 들어, 숄더 상에 돌출부 또는 리세스가 형성되는 경우, 사면체의 제1 면은 칼라에 인접할 수 있고, 사면체의 제2 면은 숄더에 인접할 수 있어, 사면체의 높이가 반경 방향으로 칼라로부터 숄더의 내부 둘레를 향해 감소한다. 돌출부 또는 리세스, 예를 들어 사면체 사이의 나머지 재료는 숄더 전체 또는 단지 일부에 걸쳐 반경 방향으로 연장될 수 있으며, 예를 들어, 칼라에서 숄더의 반경 방향 연장의 1/2 내지 4/5를 넘어 연장될 수 있다.
예를 들어, 환형 와셔 상에 돌출부 또는 리세스가 형성되는 경우, 사면체의 제1 면은 환형 와셔의 외부 둘레와 정렬될 수 있고, 사면체의 제2 면은 환형 와셔에 인접할 수 있어, 사면체의 높이는 반경 방향으로 환형 와셔의 외부 둘레로부터 환형 와셔의 내부 둘레로 감소한다. 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료, 예를 들어, 사면체는 반경 방향으로 환형 와셔의 전체 또는 단지 일부에 걸쳐 연장될 수 있으며, 예를 들어, 환형 와셔의 외부 둘레로부터 환형 와셔의 반경 방향 연장의 1/2 내지 4/5를 넘어 연장될 수 있다.
다양한 실시예에서, 숄더는 각도 α_s만큼 잠금 너트의 반경 방향 평면에 대해 경사진 숄더 표면을 포함하고, α_s는 0° 내지 15°의 범위 또는 약 5° 또는 10°이다. 또한, 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료는 각도 α_v만큼 잠금 너트의 반경 방향 평면에 대해 경사진 정점 라인을 가질 수 있으며, α_v > α_s이고, 여기서 α_v는 예를 들어, 30° 내지 60°의 범위이거나, 약 40°, 45°, 또는 50°이다.
다양한 실시예에서, 칼라에 접하는 돌출부의 중심-대-중심 거리 A에 대한 돌출부 또는 리세스의 폭 B는 B = b * A와 동일하거나 대략 동일하며, b는 0.2 내지 1, 보다 구체적으로 0.5 내지 1의 범위이거나 대략 1 또는 대략 0.5이다. 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료의 최대 높이는 그 폭과 대략 동일하거나 폭이 절반 내지 폭의 2배의 범위일 수 있다. 돌출부(40) 및/또는 리세스 사이의 나머지 재료의 최대 높이는 고정 환형 와셔(22)의 두께에 따를 수 있으며, 예를 들어, 와셔 두께의 0.25배에서 와셔 두께까지일 수 있다. 돌출부이 폭 및/또는 돌출부 및/또는 리세스 사이의 나머지 재료의 높이는 반경 방향 내측으로 감소할 수 있다.
추가 실시예에서, 둘레로 정렬된 돌출부는 너트 본체의 숄더 상에 형성된다. 돌출부는 예를 들어, 너트 본체의 숄더 상에 둘레로 연장되는 일체의 또는 다중-단편 리브(rib)를 형성함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 리세스는 환형 그루브에 환형 와셔를 수용함으로써 형성되고, 리세스는 리브를 복수의 둘레로 정렬된 돌출부로 재성형한다. 예를 들어, 일체의 리브가 예를 들어, 너트 본체를 회전시킴으로써 칼라에 인접한 숄더에 전방 리세스를 형성함으로써 형성될 수 있다. 환형 와셔가 클로(claw) 또는 그 둘레에 다른 연장부를 갖는다면, 너트 본체의 칼라가 플랜징(flanging)되고 그 결과 리브에 형성된 리세스에 안착하게 될 때 리브를 관통할 수 있다. 이는 회전에 대해 너트 본체에 환형 와셔를 고정한다.
추가 실시예에서, 둘레로 정렬된 돌출부는 너트 본체의 숄더에 대면하는 환형 와셔의 표면 상에 형성된다. 돌출부는 예를 들어, 환형 와셔의 표면 상에 둘레로 연장되는 일체의 또는 다중-단편의 리브를 형성함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 환형 와셔가 환형 그루브에 수용될 때, 리브를 복수의 둘레로 정렬된 돌출부로 재성형시키는 리세스가 형성된다. 예를 들어, 일체의 리브가 예를 들어, 환형 와셔를 회전시킴으로써 환형 와셔의 표면에 전방 리세스를 형성함으로써 형성될 수 있다. 너트 본체의 숄더가 그 둘레에 클로 또는 다른 연장부를 갖는다면, 너트 본체의 칼라가 플랜징되고 그 결과 리브에 형성된 리세스에 안착될 때 리브를 관통할 수 있다. 이는 회전에 대해 너트 본체의 환형 와셔를 고정한다.
다양한 실시예에서, 환형 와셔는 일정한 두께를 가질 수 있거나, 내부 직경에서의 환형 와셔의 두께는 외부 직경에서의 환형 와셔의 두께보다 더 클 수 있다.
다양한 실시예에서, 환형 와셔는 너트 본체에 대해 변위되어, 환형 와셔의 암나사는 암나사의 나사산 피치이 대략 5 내지 30%, 특히 10 내지 20%인 거리만큼 너트 본체의 암나사에 대해 축 방향으로 오프셋된다. 예를 들어, 환형 와셔의 암나사는 나사산 피치의 대략 10% 또는 20%인 거리만큼 너트 본체의 암나사로부터 축 방향으로 오프셋된다. 환형 와셔 및 그 암나사의 오프셋은 잠금 너트의 클램핑력을 조정하는 데 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 내부 직경에서의 환형 와셔의 두께는 암나사의 나사산 피치와 동일하거나 대략 동일하거나 1 나사산 피치와 1.5 나사산 피치 사이이다.
다양한 실시예에서, 환형 와셔는 잠금 너트의 전방측의 방향으로 볼록하게 굴곡된다.
다양한 실시예에서, 환형 와셔의 둘레에 걸쳐 분포된 몇몇 컷-아웃 및/또는 클로가 환형 와셔의 외부 둘레에 형성된다.
환형와셔는 금속, 특히 스프링 강철로 이루어진다. 너트 본체는 또한 금속, 특히 강철로 이루어진다.
본 발명은 또한 상술한 유형의 잠금 너트를 제조하는 방법을 제공한다. 와셔가 아직 나사산이 없는 너트 본체의 숄더 상의 칼라 내측에 배치된다. 제1 힘이 칼라에 축 방향으로 인가되어 칼라를 내측으로 "플랜징"으로도 알려진 바와 같이 변형시키고 플랜징된 칼라와 환형 와셔가 축 방향으로 클램핑되는 숄더 사이에 환형 그루브를 형성한다. 제1 힘을 가함으로써, 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료는 제1 거리만큼 변형되고 대향 표면으로 약간 관통한다. 그 후, 단일 동작에서, 암나사가 너트 본체와 환형 와셔에 형성되고, 환형 와셔가 돌출부에 의해 환형 그루브에서 회전에 대해 고정된다. 그 후 제2 힘이 칼라와 환형 그루브에 축 방향으로 인가되고, 여기서 환형 와셔가 환형 와셔를 축 방향으로 변위시키도록 클램핑된다. 제2 힘을 가함으로써, 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료가 제2 거리만큼 변형된다. 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료는 축 방향으로의 와셔의 정밀하고 균일한 하강을 허용하고, 따라서 나사산 오프셋의 정밀한 조정을 허용한다. 또한, 돌출부 또는 리세스 사이의 나머지 재료는 환형 그루브에 환형 와셔의 강제-고정에 추가하여 또한 환형 와셔와 너트 본체 사이의 형상-끼워맞춤(form-fitting)을 달성하며, 이는 환형 그루브에서 회전에 대해 환형 와셔를 고정한다. 이는 환형 와셔가 절단 프로세스 중에 회전될 수 없기 때문에 나사를 절단할 때 특히 유리하다.
다른 예에서, 잠금 너트의 제조 방법은 칼라에 인접한 숄더를 전방 천공함으로써 너트 본체의 숄더 상에 둘레 리브를 형성하는 단계를 포함한다. 후속하여, 환형 와셔가 아직 나사산이 없는 너트 본체이 숄더 상의 칼라 내에 배치되고, 제1 힘이 칼라에 축 방향으로 인가되어 칼라를 내측으로 플랜징하고 플랜징된 칼라와 환형 와셔가 축 방향으로 클램핑되는 숄더 사이에 환형 그루브을 형성하며, 제1 힘을 가함으로써, 환형 와셔의 외부 둘레에 형성된 클로가 둘레 리브를 관통하고 이에 의해 리브에 형성된 리세스에 안착하게 된다.
후속하여, 단일 동작에서, 암나사가 너트 본체와 환형 와셔에 형성될 수 있으며, 그 후 제2 힘이 칼라와 환형 그루브에 축 방향으로 인가될 수 있으며, 환형 와셔가 클램핑되어 환형 와셔를 축 방향으로 변위시키며, 제2 힘을 가함으로써, 클로가 추가 거리만큼 리브를 관통한다.
반대로, 둘레 리브는 또한 숄더에 대면하는 환형 와셔의 표면 상에 형성될 수 있으며, 대응하는 돌출부 또는 클로는 너트 본체의 숄더 상에 둘레로 정렬될 수 있어, 칼라가 플랜징될 때 돌출부 또는 클로는 환형 와셔 상의 리브로 관통한다.
리브와 클로 사이의 상호 작용은 축 방향으로의 와셔의 정밀하고 균일한 하강을 허용하여, 나사산 오프셋의 정밀한 조정을 허용한다. 또한, 프로세스에서 형성된 돌출부 및 리세스는 환형 그루브에서 환형 와셔의 마찰 고정 외에도 환형 와셔와 너트 본체 사이의 형상-끼워맞춤을 달성하며, 이는 환형 그루브에서 회전에 대해 환형 와셔를 고정한다. 환형 와셔가 절단 프로세스 중에 회전될 수 없으므로 이는 특히 나사산을 형성할 때 유리하다.
다양한 실시예에서, 환형 와셔는 볼록한 곡률을 갖는 전처리 단계에서 제조되고, 환형 와셔가 잠금 너트의 전방측의 방향으로 볼록하게 굴곡되는 방식으로 너트 본체의 숄더 상에 배치되고, 이에 의해 환형 와셔의 볼록한 곡률이 변형 동안 유지되거나 실질적으로 유지된다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예에 의해 이하에서 더 상세히 설명된다. 도면에서:
도 1은 일 예에 따른 잠금 와셔의 삽입 전의 잠금 너트의 너트 본체를 위에서 본 사시도이다.
도 2는 예에 따른 잠금 너트의 너트 본체를 아래에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1의 너트 본체의 수직 단면도이다.
도 4는 도 5 및 도 6의 단면을 설명하기 위한 잠금 너트의 평면도이다.
도 5는 예에 따라 도 4 및 도 13의 단면 라인 A-A를 따라 너트 본체 및 고정된 잠금 와셔를 갖는 잠금 너트를 통한 수직 단면도이다.
도 6은 예에 따라 도 4 및 도 13의 단면 라인 B-B를 따라 너트 본체 및 고정된 잠금 와셔를 갖는 잠금 너트를 통한 수직 단면도이다.
도 7은 도 5의 단면 Y의 확대 사시도이다.
도 8은 도 6의 단면 X의 확대 사시도이다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 잠금 너트의 사시 종단면도이다.
도 10은 예에 따라 잠금 와셔가 제자리에 클램핑된 상태에서 위에서 본 잠금 너트의 사시도이다.
도 11은 잠금 환형 와셔가 숨겨져 있는 도 10과 유사한 도면이다.
도 12는 일 예에 따른 고정 환형 와셔의 사시도이다.
도 13은 잠금 너트에 삽입되기 전의 예에 따른 잠금 와셔의 평면도이다.
도 14는 고정 유지 와셔가 완성된 잠금 너트로부터 취해진 도 13과 유사한 도면이다.
도 15는 다른 예에 따른 고정 환형 와셔의 평면도이다.
도 16은 라인 A-A를 따른 도 15의 고정 환형 와셔를 통한 단면도이다.
도 17은 다른 예에 따른 고정 환형 와셔의 평면도이다.
도 18은 라인 B-B를 따른 도 17의 고정 환형 와셔를 통한 단면도이다.
도 19는 다른 예에 따른 도 21의 단면 라인 A-A를 따른 잠금 너트의 너트 본체를 통한 수직 단면도이다.
도 20은 도 19의 단면 B의 확대 사시도이다.
도 21은 도 19의 예에 따른 너트 본체의 평면도이다.
도 22는 환형 와셔를 삽입하기 전의 도 19의 예에 따른 너트 본체의 사시도이다.
도 23은 예를 설명하기 위해 환형 와셔가 삽입 및 다시 제거된 후의 도 19와 같은 너트 본체를 통한 유사한 단면도이다.
도 24는 도 23의 모체의 사시도이다.
도 25는 도 23의 너트 본체의 평면도이다.
도면은 실시예의 예를 나타내며, 이에 의해 예를 들어 상술한 실시예에서와 같이 수정이 이루어질 수 있다. 명료함을 위해, 모든 피처가 모든 도면에서 참조 부호를 부여받지는 않는다. 그러나, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 각각의 도면이 잠금 너트의 대응하는 피처를 도시한다는 것을 인식할 것이다.
다양한 도면에서, 너트 본체(12) 및 잠금 환형 와셔(22)를 갖는 잠금 너트(10)가 도시되어 있다. 잠금 너트(10)는 예를 들어, 육각 너트와 같이 강철로 이루어지며; 즉, 너트 본체와 환형 와셔는 예에서 강철로 이루어진다. 도시된 예에서, 너트 본체(12)는 일 단부면에 동심 칼라(14)를 갖고 코어 홀(16)을 가지며, 그 직경은 너트의 크기 및 형성될 나사산의 내부 직경에 따른다. 도면에서, 코어 홀(16)만 도시되어 있으며, 잠금 너트가 완성될 때 암나사가 절단되어 있으며, 이하에서 "너트 나사산"이라 칭한다. 칼라(14)의 내부 에지 또는 내부 둘레(18)는 잠금 와셔(22)를 수용하기 위해 코어 홀(16)과 칼라(14) 사이에 숄더(20)를 형성하기 위해 잠금 너트(10)의 코어 홀 직경에 대해 외측으로 오프셋된다.
칼라의 내부 직경 DK는 코어 홀 직경 D의 대략 1.2 내지 1.5배이고, DK = 1.2*D 내지 1.5*D이고, 예를 들어, 코어 홀 직경 D의 대략 1.3배이다. 칼라(14)의 높이는 잠금 환형 와셔(22)의 두께에 따르며, 예를 들어, 잠금 환형 와셔(22)의 두께의 대략 2배일 수 있으며, 여기서 잠금 환형 와셔(22)의 두께는 대략 나사산 피치와 잠금 너트(10)의 나사산 피치의 1.5배 사이일 수 있다. 칼라(14)의 높이는 후술하는 바와 같이, 칼라가 플랜징될 때 잠금 환형 와셔(12)가 단단히 클램핑될 수 있는 높이이다. 칼라(14)는 일반적으로 원추형이며, 그 두께(반경 방향으로 측정)는 잠금 너트의 면으로부터 축 방향으로 증가한다. 칼라의 두께는 후술하는 바와 같이, 플랜징 후 클램핑력 및 유지력을 조정하는 데 사용할 수 있다.
이하 축약하여 환형 와셔라고도 칭하는 잠금 환형 와셔(22)는 금속, 바람직하게는 스프링 강 또는 스프링 밴드 강과 같은 탄성 금속으로 이루어진다.
일련의 돌출부(40)가 칼라(14)의 내벽(18)에 인접하여 축 방향으로 돌출하고 숄더의 둘레 주위에 분포되어 숄더(20) 상에 형성된다. 다음 예는 돌출부(40)가 숄더(20) 상에 형성된 실시예에 관한 것이다. 다른 실시예에서, 돌출부 또는 리세스는 대안적으로 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명된 것과 동일하거나 실질적으로 동일한 효과를 달성하기 위해 환형 와셔가 너트 본체로 삽입될 때 숄더(20)에 대면하는 환형 와셔의 측면 상에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 16 및 도 17에서의 환형 와셔를 참조하여 도시된 것과 유사한 리세스가 숄더에 형성되고, 리세스 사이의 나머지 재료는 상술한 돌출부와 유사한 기능을 갖는다.
도 1 내지 도 16에 도시된 예에서, 돌출부(40)는 불규칙한 사면체의 형태이고, 각 사면체의 하나의 면은 칼라의 내벽(18)에 인접하고 인접 면은 숄더(20)에 인접하고, 사면체의 2개의 다른 면은 쐐기 형상을 둘러싼다. 숄더(20)에 인접하는 면은 돌출부(40)의 베이스를 형성하고, 쐐기형 돌출부(40)의 정점 라인은 숄더(20)의 표면에 대하여 경사지게 되어, 숄더(20) 위의 돌출부(40)의 높이는 잠금 너트의 축 방향으로 칼라(14)의 내벽(18)으로부터 감소한다.
예에서, 돌출부(40)는 톱니의 균일한 열을 형성하고, 돌출부(40)는 숄더 또는 환형 와셔의 둘레 주위에 반경 방향으로 정렬되고 균일하게 분포된다. 다양한 실시예에서, 잠금 너트의 크기 및 어플리케이션에 따라 적어도 12, 16, 24개 또는 적어도 40개의 돌출부가 제공될 수 있다. 예를 들어, 크기 M8의 잠금 너트는 적어도 16개의 돌출부, 예를 들어, 20개의 돌출부를 가질 수 있으며, 크기 M12의 잠금 너트는 예를 들어, 적어도 20개의 돌출부를 가질 수 있으며, 크기 M16의 잠금 너트는 예를 들어, 적어도 40개의 돌출부를 가질 수 있다. 돌출부의 개수는 코어 홀(16) 또는 칼라(14)의 내벽(18)의 둘레에 따를 수 있다. 숄더(20)로부터 측정된 돌출부(22)의 높이는 일 예에서 칼라(14)의 높이의 약 1/3일 수 있다. 돌출부(40)의 높이는 또한 고정 환형 와셔(22)의 두께에 따를 수 있고, 예를 들어, 하나의 와셔 두께에 대해 와셔 두께의 0.25배일 수 있다.
예를 들어, M12 크기 잠금 너트의 예에서, 칼라(14)의 내부 직경은 대략 12 내지 15 mm일 수 있다. 숄더(20)와의 접촉 라인으로부터 측정된 칼라(14)의 높이는 약 3.5 mm일 수 있다. 이 예에서 24개의 돌출부가 제공되면, 약 2 mm 또는 15°의 중심-대-중심 간격을 갖는다. 돌출부는 가장 넓은 지점에서 그 베이스에서 최대 2 mm의 폭을 가질 수 있다. 가장 넓은 지점에서 베이스에서의 돌출부의 폭은 예를 들어, 약 1.8 mm, 약 1.5 mm 또는 약 1 mm일 수 있다. 가장 높은 지점에서 숄더 위의 돌출부의 높이는 예를 들어, 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 예를 들어, 약 1 mm일 수 있다. 환형 와셔(22)의 두께는 대략 1.5 mm 내지 2.5 mm 범위일 수 있다.
예를 들어, M20 크기 잠금 너트의 예에서, 칼라(14)의 내부 직경은 대략 20 내지 25 mm일 수 있다. 숄더(20)와의 접촉 라인으로부터 측정된 칼라(14)의 높이는 약 5 mm일 수 있다. 이 예에서 32개의 돌출부가 제공되는 경우, 약 2 mm 또는 11.25°의 중심-대-중심 간격을 갖는다. 돌출부는 가장 넓은 지점에서, 그 베이스에서 2 mm의 최대 폭을 가질 수 있다. 가장 넓은 지점에서, 그 베이스에서의 돌출부의 폭은 예를 들어, 약 1.8 mm, 약 1.5 mm 또는 약 1 mm일 수 있다. 가장 높은 지점에서, 숄더 위의 돌출부의 높이는 예를 들어, 대략 0.5 mm 내지 3 mm 범위, 예를 들어, 대략 0.6, 1.5 또는 2.5 mm일 수 있다. 환형 와셔(22)의 두께는 약 1.5 mm 내지 4 mm, 보다 구체적으로 2.5 mm 내지 3.75 mm 범위일 수 있다.
돌출부는 기본적으로 가장 넓은 지점에서, 그 베이스에서 서로 인접할 수 있거나, 예를 들어, 0.5 mm 내지 2 mm의 작은 거리로 배열될 수 있거나, 매우 큰 잠금 너트의 경우 5 mm까지 또는 1 cm까지일 수 있다.
도시된 예에서 돌출부는 경사진 정점 라인을 갖는 쐐기형이지만, 돌출부는 또한 다른 형상, 예를 들어 볼록한 곡률, 특히 원형 또는 타원형 돔 또는 누워 있는 반원 원통형, 또는 다른 각진 형상, 특히 누운 삼각형 원통, 게이블 루프(gable roof), 경사지지 않은 쐐기 또는 기타 사면체 또는 다면체의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 모서리가 둥글거나 잘린 이러한 형상의 변형도 본 발명의 범위 내에 있다. 돌출부의 폭, 높이 및 간격에 관하여, 위의 내용이 원칙적으로 적용된다.
숄더(20)는 잠금 너트(10)의 반경 방향 평면에 대해 정렬될 수 있으며, 따라서 칼라(14)의 내부 표면(18)과 직각을 형성할 수 있거나, 반경 방향 평면에 대해 약간 경사지고 칼라(14)로부터 반경 내측 방향으로 멀어지는 경사를 가질 수 있다. 예를 들어, 숄더(20)는 예를 들어, 20°까지, 예를 들어, 약 10°일 수 있는 각도 α_s만큼 반경 방향 평면에 대해 경사질 수 있다. 돌출부의 정점 라인은 예를 들어, 30° 내지 60° 정도, 예를 들어, 약 45°로 동일한 반경 방향 평면에 대한 경사각 α_v를 가질 수 있다. 이러한 각도는 숄더의 경사와 돌출부의 경사를 가장 잘 볼 수 있는 도 7의 예시에서 도시된다.
환형 와셔(22)의 예가 도 12 내지 도 14에 도시되어 있다. 이는 너트 본체(12)의 코어 홀 직경 D와 같거나 약간 더 작은 코어 홀 직경 DR을 갖는다. 도 12 내지 도 14에 도시된 예에서, 환형 와셔(22)는 환형 와셔(22)의 외부 둘레로부터 원형 세그먼트가 없는 3개의 컷-아웃(24)을 갖는다. 클로(claw)(26)의 쌍이 환형 와셔(22)의 둘레 상의 3개의 컷-아웃(24)의 각각 사이에 형성된다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 환형 와셔(22)는 칼라(14)를 플랜징함으로써, 원형 세그먼트-형상의 컷-아웃(24) 사이에서 각 쌍의 클로(26) 영역에서 너트 본체(12)에 고정된다.
환형 와셔(22)는 균일한 두께를 가질 수 있거나, 환형 와셔(22)의 두께는 외부 직경보다 내부 직경에서 더 클 수 있다. 직경을 가로질러 잠금 환형 와셔(22)의 두께를 변화시킴으로써, 환형 와셔의 탄성 및 이에 따른 잠금 너트의 보유력이 조정될 수 있다. 예를 들어, 환형 와셔(22)의 외부 직경에서의 두께는 너트 나사산의 나사산 피치의 높이와 같거나 더 작을 수 있으며, 예를 들어, 나사산 피치의 절반 내지 1 나사산 피치의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 외부 직경에서의 두께는 나사산 피치의 대략 3/4일 수 있다. 내부 직경에서 환형 와셔(22)의 두께는 1 나사산 피치 이상이고 2.5 나사산 피치 이하일 수 있다. 예를 들어, 내부 직경에서의 두께는 대략 1.5 나사산 피치와 같이 1 나사산 피치와 2 나사산 피치 사이이다. 실제로 환형 와셔의 내부 직경에서의 두께가 2 나사산 피치보다 큰 경우, 대부분의 어플리케이션에서 볼트를 조일 때 잠금 너트의 과도한 제동 토크가 발생하고, 이에 의해 제동 토크와 유지력은 또한 잠금 너트 및 너트 나사산의 전체 치수뿐만 아니라 너트 나사산에 대한 환형 와셔(22) 나사산의 축 방향 오프셋 크기에도 의존한다.
잠금 너트가 제조될 때, 환형 와셔(22)는 칼라(14)에 의해 구분되는 숄더(20) 상에 먼저 배치된다. 이러한 사전-조립된 상태에서, 환형 와셔(22)는 도 5 및 도 6에서 특히 잘 볼 수 있듯이, 잠금 너트의 전방측의 방향으로 볼록한 곡률을 가질 수 있다.
후속하여, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 칼라(14)는 플랜징에 의해 압력 펀치 등에 의해 상단부에서 변형 및 인입되어, 환형 와셔(22)가 축 방향으로 움직이지 않게 유지되는 환형 그루브(28)가 형성된다. 플랜징된 칼라는 14'로 표기된다. 칼라(14)를 플랜징하기 위해, 칼라를 변형시키기에 충분한 제1 가압력이 가해지고, 변형 동안, 환형 와셔(22)의 재료로 작은 거리를 관통하는 방식으로 환형 와셔(22)를 돌출부(40) 상에 가압한다. 예를 들어, 가압력은 돌출부(40)가 환형 와셔(22)의 재료로 그 높이의 1/3까지 관통하도록 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 환형 와셔(22)는 축 방향으로 환형 그루브(28) 내에 고정될 뿐만 아니라, 회전에 대해서도 고정된다. 이 상태가 도 5 내지 도 9에 예시되어 있고, 도 5 및 도 7은 단면 A-A 및 B-B가 도 4 및 도 13에서 고정 환형 와셔(22)의 배향에 대해 예시되어 있는 단면도를 도시한다. 도 5의 단면 A-A는 컷-아웃(24) 중 하나와 한 쌍의 클로(26) 사이의 대향 공간과 교차하여, 환형 와셔(22)는 이러한 위치에서 칼라(14)의 내벽(18)과 접하지 않는다. 절단 평면 B-B는 환형 와셔(22)가 이러한 위치에서 칼라(14)의 내벽(18)에 인접하도록 2개의 대향 클로(26)와 교차한다.
환형 와셔(22)를 환형 그루브(28)에 고정한 후, 절삭 공구를 사용하여 너트 본체(12)와 환형 와셔(22)의 암나사를 동시에 절삭하여 너트 본체(12)와 환형 와셔(22)가 동일하고 연속적인 나사산을 갖게 된다(도면에 미도시). 돌출부(40)가 환형 와셔(22)의 재료로 부분적으로 가압되기 때문에, 환형 와셔(22)는 나사산을 형성하는 동안 회전에 대해 고정된다. 클로(26)는 추가적인 회전-방지 보호를 제공할 수 있다.
그런 다음 동일한 또는 다른 압력 다이에 의해 플랜징된 칼라(14')에 제2 가압력이 가해지며, 이에 의해 환형 와셔(22)가 너트 나사산 방향으로 축 방향으로 약간 변위되어, 너트 나사산과 환형 와셔(22)의 암나사가 서로에 대해 축 방향으로 오프셋된다. 환형 와셔(22)의 축 방향 오프셋은 나사산 피치의 대략 5 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 20%일 수 있어, 서로로부터 두 나사산의 오프셋은 나사산 피치의 1/4 내지 절반 사이가 된다. 제2 가압력은 제1 가압력과 대략 동일할 수 있고, 너트 본체(12)와 환형 와셔(22)의 나사산의 원하는 오프셋을 달성하도록 조정된다. 이러한 원하는 오프셋은 예를 들어, 원하는 잠금 너트의 원하는 보유 토크에 따라 조정될 수 있다. 잠금 환형 와셔가 숄더(20) 상에 편평하게 놓이지 않고 돌출부(40) 상에 놓이기 때문에, 잠금 환형 와셔(22)의 축 방향 오프셋은 균일하고 정밀하게 조정될 수 있다. 프로세스에서, 돌출부(40)는 변형될 수 있고/있거나 환형 와셔(22)의 재료로 추가로 관통할 수 있다.
도 13 및 도 14는 도 14에 도시된 돌출부(40)의 관통에 의해 형성된 리세스(30)를 갖는 잠금 너트의 완성 전후의 고정 환형 와셔(22')의 예를 도시한다. 리세스(30)는 돌출부(40)와 플랜징된 칼라(14') 사이에 클램핑된 잠금 환형 와셔(22')의 영역에 위치된다.
도 15 및 도 16은 그 표면에 돌출부(44)가 형성된 환형 와셔(42)의 다른 예를 도시한다. 환형 와셔(42)의 기하 형태는 돌출부(44)의 형성을 제외하고는 기본적으로 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명된 것과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 12 내지 도 14의 위의 설명을 참조한다.
도 15 및 도 16의 예에서, 환형 와셔(42)의 둘레 주위에 분포된 클로(46)에 각각 3개의 돌출부(44)의 6개의 그룹이 있다. 이는 단지 예이며, 상이한 개수의 돌출부가 제공될 수 있고 또한 배열, 그룹화 또는 균일하게 분포될 수 있으며, 또한 도 15 및 도 16에 도시된 것과 상이하게 형상화될 수 있다. 도 15 및 도 16의 예에서, 돌출부(44)는 잠금 너트의 숄더(20) 상의 돌출부(40)와 형상이 유사할 수 있다. 이는 특히 돌출부(44)의 형상, 치수 및 상대적인 배열과 관련하여 적용된다. 위의 설명을 참조한다.
도 15 및 도 16의 환형 와셔(42)는 그 숄더 상에 형성된 돌출부 또는 리세스를 가질 필요가 없는 잠금 너트와 쌍을 이룰 수 있으며, 따라서 평활한 표면을 가질 수 있다. 도 15 및 도 16의 예에서 숄더 상의 돌출부가 아니라 환형 와셔(42) 상의 돌출부(44)가 변형되지만, 완성된 잠금 너트는 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이 원칙적으로 제조될 수 있다. 도 5 내지 도 9의 위의 설명을 참조한다.
도 17 및 도 18은 그 표면 상에 형성된 리세스(54)를 갖는 환형 와셔(52)의 또 다른 예를 도시한다. 환형 와셔(52)의 기하 형태는 리세스(54)의 형성을 제외하고, 기본적으로 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명된 것과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 12 내지 도 14의 위의 설명을 참조한다.
도 17 및 도 18에 도시된 예에서, 11개 리세스(54)의 3개의 그룹이 각각 클로(56) 상에 그리고 그 사이에, 환형 와셔(52)의 둘레 주위에 형성된다. 이것은 물론 예시일 뿐이고, 상이한 개수의 리세스가 제공될 수 있고, 또한 도 17 및 도 18에 도시된 것과 상이하게 배열, 그룹화 및 형상화될 수 있다. 도 17 및 도 18에 도시된 예에서, 리세스(54) 사이에 남아 있는 재료는 특히 톱니형 또는 리브형(rib-like) 구조체(58)의 형상, 치수 및 상대적인 배열에 관련하여 잠금 너트(10)의 숄더(20) 상의 돌출부(40)와 설계가 유사할 수 있는 톱니형 또는 리브형 구조체(58)로 귀결된다. 돌출부의 상술한 설명을 참조한다.
도 17 및 도 18의 환형 와셔(52)는 잠금 너트(10)와 쌍을 이룰 수 있고, 그 숄더는 그 위에 형성된 돌출부 또는 리세스를 가질 필요가 없고, 따라서 평활한 표면을 가질 수 있다. 도 17 및 도 18의 예에서, 환형 와셔(52) 상의 톱니형 또는 리브형 구조체(58)는 숄더 상의 돌출부보다 변형되지만, 잠금 너트는 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이 원칙적으로 제조될 수 있다. 도 5 내지 도 9의 상술한 설명을 참조한다.
도면에 도시되지 않은 추가 실시예에서, 돌출부(40) 대신 잠금 너트(10)의 숄더(20) 상에 리세스가 또한 형성될 수 있으며, 그 사이에 톱니형 또는 리브형 구조체가 도 17 및 도 18에 도시된 것과 유사할 수 있는 리세스 사이에 남아 있는 재료로부터 형성된다. 이 경우에도, 숄더 상에 변형되는 것은 돌출부가 아니라 톱니형 또는 리브형 구조체(58)이지만, 잠금 너트의 제조는 기본적으로 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명된 것과 기본적으로 같다.
잠금 너트의 추가 실시예가 도 19 내지 도 25에 도시되어 있다. 잠금 너트는 참조가 이루어지는 도 1 내지 도 18을 참조하여 상술한 바와 같이 너트 본체(12) 및 잠금 환형 와셔(22)로 구성된다. 특히, 환형 와셔(22)는 도 12 및 도 13을 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다. 이하에서, 차이점만 설명한다. 동일하거나 대응하는 피처를 표기하기 위해 이전 도면에서와 동일한 참조 부호가 사용된다. 달리 설명되지 않는 한, 잠금 너트에 대한 위의 언급은 준용된다.
도 19 내지 도 25의 예에서, 둘레 리브(60)가 먼저 숄더(14) 상에 형성된다. 이는 예를 들어, 칼라(14)에 인접한 둘레 천공(62)을 만들어 너트 본체(12)를 회전시켜 생성될 수 있다. 선택적으로, 추가 재료가 원하는 폭 및 높이의 리브(60)를 규정하기 위해 천공(62)으로부터 멀어지게 향하는, 즉, 반경 내측 방향으로 향하는 리브(60)의 측면 상의 숄더(20)의 표면으로부터 제거될 수 있다. 리브(60)의 폭 및 높이는 기본적으로 이전 실시예에서 설명된 돌출부(40)의 폭 및 높이와 유사할 수 있다.
예를 들어, 리브(60)는 가장 넓은 지점에서, 그 베이스에서 3 mm, 바람직하게는 1 내지 2 mm의 최대 폭을 가질 수 있다. 가장 높은 지점에서, 숄더 위의 리브 높이는 예를 들어, 대략 0.5 mm 내지 2 mm 범위, 예를 들어 대략 1 mm일 수 있다. 이 값은 물론 예시일 뿐이며 잠금 너트의 크기, 나사산, 사용된 재료, 고정할 유지력 및 다른 요인에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 리브는 기본적으로 대략 삼각형 또는 사다리꼴 단면, 또는 반원, 반타원 또는 포물선 형태의 단면을 가질 수 있다.
도 22는 환형 와셔(22)가 너트 본체(12) 상에 배치되는 방식을 도시한다. 환형 와셔(22)를 삽입한 후, 도 6 내지 도 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 회전에 대해 링 그루브(28)에 환형 와셔(22)를 고정하기 위해 이 실시예에서 칼라(14)도 플랜징된다. 도 19 내지 도 25의 예에서, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명된 바와 같이, 예를 들어 클로(26)와 같이 반경 방향으로 외측으로 돌출하는 연장부를 갖는 환형 와셔(22)가 사용된다. 환형 와셔와 너트 본체 사이의 연결, 나사산의 형성 및 환형 와셔의 변형은 기본적으로 도 1 내지 도 18을 참조하여 상술한 바와 같이 수행될 수 있다.
도 23 내지 도 25는 도 22에 도시된 것과 같은 환형 와셔가 삽입 및 다시 제거된 후의 너트 본체의 다른 도면을 도시한다. 잠금 너트가 의도한 대로 사용될 때 환형 와셔의 제거는 의도되지 않는다. 그러나, 리브(60)의 변형을 검증하기 위해, 예를 들어, 칼라(14)의 플랜징된 부분이 밀링(milling)되어, 도 23에 도시된 칼라 스터브(14')가 남을 수 있다.
도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같이, 클로(26)는 리브(60)로 강제되고, 리브(60)를 변형시켜 클로에 대응하는 리브(60) 내의 리세스(60")에 의해 분리된 둘레로 정렬된 돌출부(60')를 규정한다. 리세스(60")는 리브(60)의 재료를 반경 방향으로 완전히 또는 부분적으로 변위시켜, 별도의 돌출부(60') 또는 리브(60)의 잔류 재료에 의해 형성된 둘레에서 연속적인 돌출부를 형성할 수 있다. 두 경우 모두, 환형 와셔(22)는 리세스(60")의 클로(26)는 안착되며 그 내부에서 회전에 대해 고정된다.
대안적인 실시예에서, 둘레 리브가 또한 환형 와셔의 표면 상에 형성될 수 있고, 대응하는 돌출부 또는 클로는 둘레 방향으로 너트 본체의 숄더 상에 배열될 수 있어, 칼라가 플랜징될 때 돌출부 또는 클로가 환형 와셔 상의 리브로 관통할 수 있다. 달성된 효과는 도 19 내지 도 25와 관련하여 상술한 바와 동일하다.
설명된 실시예에서, 사전-조립된 상태의 잠금 환형 와셔(22)는 너트 본체(12)의 전방측 방향으로 볼록한 곡률, 즉, 너트 나사산으로부터 멀어지게 향하는 곡률을 갖는다. 나사산의 축 방향 오프셋을 형성할 때, 이러한 볼록한 곡률은 다소 감소될 수 있지만, 보상되거나 심지어 반전되지는 않는다. 사전 제작된 상태에서 잠금 환형 와셔(22)의 이러한 사전-곡률은 축 방향 오프셋을 형성할 때 보다 규정된 변형 거동을 보장할 수 있고, 따라서 축 방향 오프셋의 보다 정밀한 설정 및 잠금 너트의 결과적인 보유력이 달성될 수 있다.
도시되지 않은, 너트에 나사로 조여진 나사산 볼트는 환형 와셔(22)에 의해 모든 면에서 클램핑되며, 이에 의해 축 방향으로 환형 와셔의 스프링력과 나사산의 축 방향 오프셋이 클램핑력에 결정적이다. 환형 와셔(22)의 스프링력은 그 탄성에 의해 크게 결정된다. 또한, 잠금 너트의 클램핑력은 칼라(14)의 두께에 의해 조정될 수 있다. 더 얇은 칼라, 특히 칼라의 전방 에지가 더 얇으면 칼라에 특정한 탄성을 부여할 수 있어, 볼트가 조여질 때 다소 구부러질 수 있다.
상술한 설명, 도면 및 청구항에 개시된 피처는 다양한 실시예에서 본 발명의 실현을 위해 개별적으로 그리고 임의의 조합으로 중요할 수 있다.

Claims (30)

  1. 암나사(16)를 갖는 나사부, 이에 인접한 둘레 숄더(shoulder)(20) 및 상기 숄더를 둘러싸는 칼라(collar)를 갖는 너트 본체(12) 및 금속으로 이루어진 환형 와셔(washer)(22, 22')를 갖는 잠금 너트(locknut)로서,
    상기 칼라는 내측으로 구부러지고 환형 그루브(groove)(28)가 상기 구부러진 칼라와 상기 숄더 사이에 형성되며, 상기 환형 와셔는 상기 환형 그루브에 수용되고,
    상기 나사부의 상기 암나사(16)에 대응하는 암나사(16')가 상기 환형 와셔(22)의 내부 둘레에 형성되고, 상기 환형 와셔(22)의 상기 암나사(16')는 상기 너트 본체(12)의 상기 암나사(16)에 대해 일정 거리만큼 축 방향으로 오프셋되고,
    일련의 돌출부들(40, 44, 60', 60") 및/또는 리세스들(54)이 상기 환형 와셔와 상기 숄더가 서로 중첩되는 상기 숄더 상에 또는 상기 환형 와셔 상에 형성되고, 상기 돌출부들 및/또는 상기 리세스들이 상기 축 방향으로 돌출 또는 오목하게 되고 상기 환형 와셔 또는 상기 환형 와셔의 둘레 주위에 분포되어 배치되는, 잠금 너트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 숄더는 나사 축을 향해 각도 α_s만큼 상기 잠금 너트의 반경 방향 평면에 대해 경사진 숄더 표면을 포함하고, α_s는 0° 내지 15°의 범위 또는 약 5° 또는 10°인, 잠금 너트.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들은 상기 숄더 상에 몰딩되거나 형성되는, 잠금 너트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들은 상기 칼라에 인접하는, 잠금 너트.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들은 상기 칼라로부터 상기 숄더의 일부까지, 특히 상기 숄더의 반경 방향 연장의 1/2 내지 4/5까지 반경 방향으로 연장되는, 잠금 너트.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들이 상기 칼라를 대면하는 상기 돌출부들 또는 상기 리세스들의 중심-대-중심 거리 A에 대한 상기 돌출부들 또는 상기 리세스들의 폭 B는 B = b * A와 동일하거나 대략 동일하며, b는 0.2 내지 1, 보다 구체적으로 0.5 내지 1의 범위이거나 대략 1 또는 대략 0.5인, 잠금 너트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들은 상기 숄더 또는 상기 환형 와셔의 둘레 주위에 균일하게 분포되어 반경 방향으로 정렬 및/또는 배치되는, 잠금 너트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 12, 16, 24 또는 40개의 상기 돌출부들 또는 상기 리세스들이 제공되는, 잠금 너트.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들은 상기 너트 본체와 대면하는 상기 환형 와셔의 표면 상에 형성되거나 몰딩되는, 잠금 너트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 볼록한 곡률로 형성되며, 특히 원형 또는 타원형 돔(dome)이거나 누워 있는 반원의 원통형이거나, 모서리를 갖는 돌출부의 형상을 갖고, 특히 누워 있는 삼각형 원통형 또는 4면체이거나, 대략 이러한 형상을 갖는, 잠금 너트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 각도 α_v만큼 상기 잠금 너트의 반경 방향 평면에 대해 경사진 정점 라인으로 형성되고, α_v는 30° 내지 60°의 범위에 있거나 대략 40°, 45° 또는 50°인, 잠금 너트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들 또는 상기 리세스들의 폭 및/또는 상기 돌출부들의 높이 또는 상기 리세스들의 깊이는 반경 방향 내측으로 감소하는, 잠금 너트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스는 리브형(rib-like) 구조체들을 한정하는, 잠금 너트.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘레로 정렬된 돌출부들이 상기 너트 본체의 상기 숄더 상에 형성되는, 잠금 너트.
  15. 제14항에 있어서,
    둘레로 연장되는 단일 부품 리브 또는 다중 부품 리브가 상기 너트 본체의 상기 숄더 상에 형성되고, 상기 환형 그루브에 상기 환형 와셔를 수용함으로써 상기 리세스들이 상기 리브에 형성되고, 상기 리세스들은 상기 리브를 복수의 둘레로 배치된 돌출부로 재성형하는, 잠금 너트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 둘레 리브는 상기 환형 와셔가 상기 환형 그루브에 수용되기 전에 일체형이고 상기 칼라에 인접한 상기 숄더의 전방 천공에 의해 형성되는, 잠금 너트.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘레로 정렬된 돌출부들이 상기 너트 본체의 상기 숄더에 대면하는 상기 환형 와셔의 표면 상에 형성되는, 잠금 너트.
  18. 제17항에 있어서,
    둘레로 연장되는 단일 부품 리브 또는 다중 부품 리브가 상기 환형 와셔의 표면 상에 형성되고, 상기 환형 와셔를 수용함으로써 상기 리세스들이 상기 환형 그루브에 형성되고, 상기 리세스들은 상기 리브를 복수의 둘레로 배치된 돌출부로 재성형하는, 잠금 너트.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 둘레 리브는 상기 환형 와셔가 상기 환형 그루브에 수용되기 전에 일체형이고 상기 환형 와셔의 표면에서 전방 천공에 의해 형성되는, 잠금 너트.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔는 형상-끼워맞춤(form-fitting) 및 강제-잠금(force-locked)에 의해 상기 환형 그루브에 유지되는, 잠금 너트.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22)는 일정한 두께를 갖거나, 내부 직경에서 상기 환형 와셔(22)의 두께는 외부 직경에서 상기 환형 와셔(22)의 두께보다 더 큰, 잠금 너트.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22)의 상기 암나사(16')는 상기 나사산 피치의 대략 3 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 20%인 거리만큼 상기 너트 본체(12)의 상기 암나사(16)에 대해 축 방향으로 오프셋되는, 잠금 너트.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 직경에서 상기 환형 와셔(22)의 두께는 상기 암나사(16)의 나사산 피치와 같거나 대략 같거나 1개의 나사산 피치와 2개의 나사산 피치 사이에 있는, 잠금 너트.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22, 22')는 상기 잠금 너트의 전방측의 방향으로 볼록하게 굴곡되는, 잠금 너트.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22)의 둘레에 걸쳐 분포된 하나 이상의 컷-아웃(cut-out)이 상기 환형 와셔의 외부 둘레에 형성되고, 상기 컷-아웃들은 하나 이상의 연장부, 특히 상기 환형 와셔 둘레 상의 클로(claw)들(26)을 규정하는, 잠금 너트.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22)의 표면은 상기 환형 와셔의 둘레 주위에 분포된 하나 이상의 돌출부를 갖는, 잠금 너트.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 잠금 너트의 제조 방법으로서,
    상기 환형 와셔(22)가 아직 나사산이 없는 너트 본체(12)의 상기 숄더 상의 상기 칼라 내측에 배치되고,
    제1 힘이 상기 칼라에 축 방향으로 인가되어 상기 칼라를 내측으로 플랜징(flanging)하고 상기 플랜징된 칼라와 상기 환형 와셔가 축 방향으로 클램핑되는 상기 숄더 사이에 환형 그루브(28)를 형성하며, 상기 제1 힘을 가함으로써 상기 돌출부들 또는 상기 리세스들이 제1 거리만큼 변형되고,
    그 후 단일 동작에서, 암나사(16, 16')가 상기 너트 본체(12)와 상기 환형 와셔(22)에 형성되고,
    후속하여 제2 힘이 상기 칼라와 상기 환형 그루브(28)에 축 방향으로 인가되고 상기 환형 와셔가 상기 환형 와셔를 상기 축 방향으로 변위시키도록 클램핑되고, 상기 제2 힘을 가함으로써 상기 돌출부들 또는 상기 리세스들이 제2 거리만큼 변형되는 것을 특징으로 하는, 잠금 너트의 제조 방법.
  28. 제15항 또는 제16항과 제27항에 따른 잠금 너트의 제조 방법으로서,
    상기 둘레 리브는 상기 칼라에 인접한 상기 숄더로의 전방 천공에 의해 상기 너트 본체의 상기 숄더 상에 형성되고;
    상기 환형 와셔(22)는 아직 나사산이 없는 너트 본체(12)의 상기 숄더 상의 상기 칼라 내에 배치되고,
    제1 힘이 상기 칼라에 축 방향으로 인가되어 상기 칼라를 내측으로 플랜징하고 상기 플랜징된 칼라와 상기 환형 와셔가 축 방향으로 클램핑되는 상기 숄더 사이에 환형 그루브(28)을 형성하며, 상기 제1 힘을 가함으로써 상기 클로들이 상기 둘레 리브를 관통하고 형성된 리세스들에 안착하고 이에 의해 상기 리브에 안착하게 되는 것을 특징으로 하는, 잠금 너트의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    암나사(16, 16')가 단일 동작에서 상기 너트 본체(12)와 상기 환형 와셔(22)에 형성되고,
    후속하여 제2 힘이 상기 칼라와 상기 환형 그루브(28)에 축 방향으로 인가되고 상기 환형 와셔가 상기 환형 와셔를 상기 축 방향으로 변위시키도록 클램핑되고, 상기 제2 힘을 가함으로써 상기 클로들이 상기 리브를 추가 거리만큼 관통하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 와셔(22; 22')는 전처리 단계에서 볼록한 곡률로 생성되고 상기 너트 본체(12)의 상기 숄더 상에 배치되어 상기 환형 와셔(22; 22')가 상기 잠금 너트의 전방측의 방향으로 볼록하게 굴곡되며, 상기 환형 와셔의 볼록한 곡률은 변형 시에 유지되거나 실질적으로 유지되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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