KR20240110315A - 너트형 체결구 - Google Patents

Abstract

본 발명 너트형 체결구는, 내부에 축방향으로 볼트 부재의 숫나사가 삽입될 수 있도록 공간을 가지는 원통 형상의 몸체부; 몸체부의 일측 선단부에서 외주를 따라 수평 방향으로 절곡 연장되는 플랜지부; 몸체부의 내주면에 형성되며, 플랜지부로부터 몸체부 내로 진입하는 숫나사와 체결되는 제1암나사를 가지는 주 나사부; 플랜지부와 주 나사부 사이에서 몸체부에 마련되며, 축방향으로 절개된 형태의 복수의 슬롯이 형성되어, 숫나사와 암나사의 체결에 의한 축방향 압력에 의해 외측으로 절곡 변형되는 확개부; 및 몸체부의 숫나사가 진입하는 측의 내주면에 형성되며, 내주면의 연장선에 대해 서로 다른 기울기를 가지는 선단경사면 및 후단경사면으로 이루어진 제2암나사를 가지는 가이드 나사부;를 포함한다.

Description

너트형 체결구{NUT TYPE SCREW DEVICE}

본 발명은 나사 체결구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품이 용이하게 체결되도록 하는 너트형 체결구에 관한 것이다.

자동차, 전자, 화학 등의 조립산업에 있어서 볼트, 스크류 및 너트 등과 같은 나사 체결구는 필수적인 체결 부품이다.

이 중 팝 너트(pop nut) 또는 드롭인 앙카(drop in anchor)와 같은 너트형 체결구는 자동차나 디스플레이 등 각종 산업 분야에서 판형 부재의 체결을 위한 수단으로 이용된다. 이러한 너트형 체결구는 원통 형상의 몸체부와 플랜지부를 포함하며, 몸체부의 내주면에는 암나사가 형성될 수 있다.

사용자는 체결하고자 하는 판재의 구멍에 너트형 체결구를 삽입하고, 선단에 숫나사가 마련된 체결 공구(예: 전동 드라이버 등)를 이용하여 너트형 체결구를 회전시키게 되며, 이 때 숫나사와의 체결을 통해 암나사가 당겨지면서 너트형 체결구가 판재에 견고하게 고정될 수 있다.

그런데, 이러한 너트형 체결구의 체결 과정에서, 숙련되지 않은 사용자에 의해 암나사에 숫나사가 일직선상으로 얼라인되지 않고 기울어진 상태에서 회전력이 강한 체결 공구로 강제 체결되는 경우가 있다.

이 경우, 너트형 체결구가 판재에 비뚤게 체결되어, 작업의 효율이 저하될 수 있다. 또한, 기울어진 상태에서 사용자가 과도하게 나사를 조이게 되면, 나사산이 망가질 수 있고, 체결력이 저하되어 불량품의 원인이 되는 경우가 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점에 대한 해결 방안으로서, 나사가 비뚤게 체결되는 것을 방지하도록 하는 축선 보정 기능을 가지는 너트형 체결구를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구는, 내부에 축방향으로 볼트 부재의 숫나사가 삽입될 수 있도록 공간을 가지는 원통 형상의 몸체부; 몸체부의 일측 선단부에서 외주를 따라 수평 방향으로 절곡 연장되는 플랜지부; 몸체부의 내주면에 형성되며, 플랜지부로부터 몸체부 내로 진입하는 숫나사와 체결되는 제1암나사를 가지는 주 나사부; 플랜지부와 주 나사부 사이에서 몸체부에 마련되며, 축방향으로 절개된 형태의 복수의 슬롯이 형성되어, 숫나사와 암나사의 체결에 의한 축방향 압력에 의해 외측으로 절곡 변형되는 확개부; 및 몸체부의 숫나사가 진입하는 측의 내주면에 형성되며, 내주면의 연장선에 대해 서로 다른 기울기를 가지는 선단경사면 및 후단경사면으로 이루어진 제2암나사를 가지는 가이드 나사부;를 포함한다.

여기서, 내주면의 연장선에 대한 후단경사면의 기울기는 선단경사면의 기울기보다 작은 40도 내지 50도의 범위의 각도에 대응할 수 있다. 또한, 제2암나사는 선단경사면 및 후단경사면과 서로 접하는 완만한 곡면으로 이루어지는 중앙만곡부를 더 포함하며, 중앙만곡부의 곡률반경의 중심점은 선단경사면의 연장선과 후단경사면의 연장선이 서로 만나는 지점보다 주 나사부 쪽으로 옵셋될 수 있다.

한편, 플랜지부의 저면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열되어 돌출되는 복수의 제1회전방지돌기가 형성될 수 있다.

또한, 너트형 체결구는, 확개부의 상부에 마련되는 복수의 제2회전방지돌기를 더 포함할 수 있다. 여기서, 몸체부의 외주면에 단면이 하나의 꼭지점을 접하면서 서로 마주하여 대칭되는 직각삼각형인 한 쌍의 음각부가 형성되며, 한 쌍의 음각부에서 직각삼각형의 빗변에 대응하는 두 경사면이 서로 만나는 지점에서 돌출되는 모서리가 제2회전방지돌기를 구성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명 일 실시예에 따르면, 축선 보정 기능을 가지는 너트형 체결구에 의해 나사가 비뚤게 체결되는 것을 방지함으로써, 사용자 편의와 작업의 효율이 향상될 수 있으며, 체결력 저하로 인한 불량품의 발생을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구의 사시도이다.
도 2는 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구의 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구에 볼트 부재가 체결되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구의 단면도이다.
도 7은 본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구에 볼트 부재가 체결되는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명 제3실시예에 따른 너트형 체결구를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구에서 회전방지돌기를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구에 관해 설명한다.

도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구의 사시도이고, 도 2는 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구의 단면도이다. 도 3 내지 도 5는 본 발명 제1실시예에 따른 너트형 체결구에 볼트 부재가 체결되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 너트형 체결구(100)는, 예를 들면, 팝 너트, 드롭인 앙카, 블라인드 너트 등과 같은 판형 부재(판재)에 체결되는 나사 체결구로서 구현될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구(100)는, 속이 빈 원통 형상의 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 일측에 마련되는 플랜지부(120)를 포함한다.

플랜지부(120)는, 몸체부(110)의 일측 선단부에서 연이어지게 형성된다. 일 실시예에 따르면, 플랜지부(120)는 몸체부(110)의 선단부에서 외주를 따라 수평 방향으로 절곡 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 선단부는 본 발명 너트형 체결구(100)에 체결되는 볼트 부재(200)의 숫나사(250)가 진입하는 부분이 된다.

플랜지부(120)의 저면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열되어 돌출되는 복수의 회전방지돌기(121)가 형성된다. 일 실시예에 따르면, 너트형 체결구(100)에는 후술하는 도 4의 회전방지돌기(144)가 더 마련될 수 있으며, 양자의 구분을 위해 각각 제1회전방지돌기(121)와 제2회전방지돌기(144)로 지칭하기로 한다.

복수의 제1회전방지돌기(121)는, 예를 들면, 펀치 프레스에 의한 압인(압착)에 의해 형성될 수 있으며, 판재(300)에 결합 시 너트형 체결구(100)가 헛돌거나 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구(100)는, 제1회전방지돌기(121)가 3개 형성되도록 구현된 것을 일례로 하지만, 한정되는 것은 아니다.

몸체부(110)는 원통 내에 축방향으로 볼트 부재(200)에 마련된 숫나사(250)가 삽입될 수 있도록 하는 공간을 가진다. 도 3을 참조하면, 볼트 부재(200)는 너트형 체결구(100)와의 나사 체결을 위한 체결 공구, 예를 들면, 육각렌치, 스크류 드라이버, 전동 드라이버, 에어 드라이버 등으로 구현될 수 있으며, 그 일단에는 숫나사(250)가 끼움 등의 방식으로 결합되어, 회전 토르크를 전달 받을 수 있다.

숫나사(250)는 선단부의 플랜지부(120)로부터 몸체부(110) 내로 진입하며, 몸체부(110)의 내주면(130)에는 숫나사(250)의 나사산과 나사 체결되는 암나사(제1암나사)로서 주 나사부(150)가 마련된다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에서 주 나사부(150)는 몸체부(110)의 후단부 측 내주면(130)의 일 영역에 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 너트형 체결구(100)는 플랜지부(120)와 주 나사부(150) 사이에서 몸체부(110)에 마련되는 확개부(140)를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 확개부(140)는 몸체부(110)의 외주면에 복수의 세로 줄무늬(돌조)을 형성하여 구성될 수 있다. 복수의 세로 줄무늬는, 예를 들면, 널링(knurling) 가공 등에 의해 몸체부(110)의 외주면에 원주 방향(둘레 방향)을 따라 등간격으로 배열된 다수의 축방향 홈으로서 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 확개부(140)에는, 몸체부(110)의 원주 방향을 따라 길이 방향(축방향)으로 길게 절개된 형태의 복수의 슬롯(141)이 형성된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 슬롯(141)은 그 중앙부 양측으로 삼각 형태의 절취홈(142)이 마련된 형태를 가질 수 있다. 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구(100)는, 확개부(140)에 4개의 슬롯(141)이 형성되도록 구현된 것을 일례로 하지만, 한정되는 것은 아니다.

확개부(140)는 상기와 같은 복수의 세로 줄무늬 및 복수의 슬롯(141)에 의해, 외부로부터 몸체부(110)에 가해지는 압력(예: 축방향 압력)에 대한 취약 부위로서 기능한다.

이하, 제1실시예에 따른 너트형 체결구(100)를 판재(300)에 결합시키는 과정을 설명한다.

일 실시예에 따르면, 판재(300)에는 너트형 체결구(100)의 결합을 위한 삽입홀(310)이 형성되며, 삽입홀(310)에는 그 내주연(테두리)을 따라 걸림턱(320)이 마련될 수 있다. 사용자는 플랜지부(120)가 걸림턱(320) 상부에 위치하도록 하여 삽입홀(310)의 내측으로 너트형 체결구(100)를 삽입한다.

도 3의 (a)를 참조하면, 사용자는 판재(300)의 삽입홀(310)에 너트형 체결구(100)를 삽입한 상태에서, 볼트 부재(200)를 하강하면서 숫나사(250)를 몸체부(110) 내로 진입시킨다. 이 때, 볼트 부재(200)(예: 체결 공구)의 숫나사(250)를 정방향(시계 방향)으로 회전시켜, 숫나사(250)와 주 나사부(150)(제1암나사)를 나사 체결한다.

이후, 계속해서 숫나사(250)를 정방향으로 회전시키면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 숫나사(250)와 주 나사부(150)(제1암나사)의 나사 체결에 의해 주 나사부(150)가 상측으로 당겨지는 축방향 압력이 발생된다. 이 과정에서, 복수의 슬롯(141)의 절취홈(142)에 의해 확개부(140)의 중앙부가 구부러지면서, 취약 부위인 확개부(140)가 횡방향으로 변형, 즉, 좌굴된다. 여기서, 확개부(140)는 횡방향 외측으로 휘어지게 변형되면서 절곡, 즉, 접히는 형태로 확개될 수 있다.

이 때, 플랜지부(120)의 저면에 형성된 복수의 제1회전방지돌기(121)가 판재(300)의 상면에 밀착, 즉, 맞물린 상태로 가압됨으로써, 너트형 체결구(100)가 판재(300)의 삽입홀(310)의 걸림턱(320)에 지지된 상태로 견고하게 결합된다. 다시 말해, 숫나사(250)가 정방향(시계 방향)으로 회전될 때, 너트형 체결구(100)가 반대 방향(반시계 방향)으로 헛돌지 않고, 판재(300)에 강하게 고정 결합될 수 있다.

이후, 사용자가 볼트 부재(200)의 숫나사(250)를 역방향(반시계 방향)으로 회전시키게 되면, 숫나사(250)가 주 나사부(150)(제1암나사)와 분리되며, 너트형 체결구(100)는 판재(300)에 결합된 상태를 그대로 유지한다. 이때, 플랜지부(120)의 회전방지돌기(121)와 변형된 확개부(140)로 인해 너트형 체결구(100)가 판재(300)의 삽입홀(310)의 상하면 테두리에 견고하게 지지된 결합 상태가 유지될 수 있다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 너트형 체결구(100)는, 확개부(140)의 상부에 마련되는 복수의 제2회전방지돌기(144)를 더 포함한다. 제2회전방지돌기(144)는, 예를 들면, 두 슬롯(141) 사이에 하나씩 총 4개 마련될 수 있으며, 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에 따르면, 각각의 제2회전방지돌기(144)는, 몸체부(110)의 외주면에 한 쌍의 음각부(143)를 형성함으로써 구현될 수 있다. 도 4를 참조하면, 한 쌍의 음각부(143)는, 예를 들어, 삼각기둥이 옆으로 누운 형태로 이루어질 수 있으며, 한정되는 것은 아니다.

도 4의 부분 확대된 단면도를 참조하면, 한 쌍의 음각부(143)의 단면은 두 개의 직각삼각형이 각각 하나의 꼭지점을 접하면서 서로 마주하여 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 한 쌍의 음각부(143)에서 이러한 두 직각삼각형의 빗변(S1, S2)에 대응하는 두 경사면(빗면)이 서로 만나는 지점에서 돌출된 모서리가 만들어지며, 이 모서리 부분이 제2회전방지돌기(144)가 된다.

다시 도 3을 참조하면, 숫나사(250)와 주 나사부(150)(제1암나사)의 나사 체결에 의해 주 나사부(150)가 상측으로 당겨짐에 따라, 확개부(140)가 횡방향 외측으로 절곡, 즉, 접히는 형태로 확개되며, 이 때 복수의 제2회전방지돌기(144)가 판재(300)의 저면에 밀착되면서 가압될 수 있다.

이에 따라, 플랜지부(120)의 제1회전방지돌기(121) 및 변형된 확개부(140)의 제2회전방지돌기(144)로 인해, 너트형 체결구(100)가 판재(300)의 삽입홀(310)의 상하면 테두리에 보다 견고하게 결합 유지될 수 있다.

제1실시예에 따른 너트형 체결구(100)는, 숫나사(250)가 진입하는 몸체부(110)의 선단부 측 내주면(130)에 형성되는 암나사(제2암나사)로서 가이드 나사부(160)를 더 포함한다. 즉, 너트형 체결구(100)는, 내주면(내경부)에 주 나사부(150) 외에 가이드 나사부(160)가 더 마련(형성)되는 형태로 구현될 수 있다.

주 나사부(150)의 나사 형태는 표준 규격으로 제작된다. 도 5를 참조하면, 주 나사부(150)의 나사산은, 동일한 각도 예를 들면, 약 60도 정도의 두 개의 측벽을 가지며, 일정한 라운드를 가지고, 마찬가지로 나사골에도 약 60도 정도의 적절한 라운드를 형성한다. 즉, 주 나사부(150)는 동일한 각도의 두 개의 측벽으로 이루어진 제1나사골(V1)을 가진다.

가이드 나사부(160)는, 적어도 하나의 나사산(나사골)을 가진다. 도 5는 가이드 나사부(160)가 7개의 나사산(나사골)로 이루어진 경우를 예로 들어 도시한 것으로, 본 발명에서 가이드 나사부(160)의 나사산(나사골)의 개수는 한정되지 않는다.

주 나사부(150)의 나사산과 가이드 나사부(160)의 나사산(나사골)의 피치(나사산 간의 거리)는 거의 동일하며, 이에 숫나사(250)의 1회전에 의하여 몸체부(110) 내부로 진입하는 거리는 주 나사부(150)와 가이드 나사부(160)가 거의 동일하도록 구현된다.

본 발명 제1실시예에 따르면, 가이드 나사부(160)의 나사산(나사골)은 주 나사부(150)와는 상이한 나사 프로파일을 가진다.

구체적으로, 가이드 나사부(160)는, 주 나사부(150)의 제1나사골 (V1)보다 깊게 형성된 제2나사골(V2)을 가진다. 다시 말해, 도 5를 참조하면, 가이드 나사부(160)에 형성된 제2나사골(V2)의 외경(D2)은 주 나사부(150)에 형성된 제1나사골(V1)의 외경(D1) 보다 크다.

일 실시예에 따르면, 가이드 나사부(160)는 제2암나사의 제2나사골(V2)을 형성하는 두 개의 측벽인 선단경사면(160a)과 후단경사면(160b)의 각도가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 내주면(130)의 연장선에 대한 후단경사면(160b)의 기울기(후단부 기울기)는 선단경사면(160a)의 기울기(선단부 기울기)보다 작다.

도 5를 참조하면, 가이드 나사부(160)의 제2나사골(V2)의 선단부 기울기(a)는 주 나사부(150)의 제1나사골 (V1)과 동일하거나 유사한 통상의 60도 내외이고, 후단부 기울기(b)는 선단부 기울기(a)(예: 60도)보다 작은 약 45도로 이루어진다. 다만, 이는 예시로서 후단부 기울기(b)는 45도에 한정되지 않으며, 예를 들어, 약 40도 내지 50도의 범위의 임의의 각도로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따른 너트형 체결구(100)에서, 가이드 나사부(160)의 나사 프로파일(160p)은 선단부 기울기(a)를 가지는 선단경사면(160a), 후단부 기울기(b)를 가지는 후단경사면(160b), 선단경사면(160a)과 후단경사면(160b)이 접하는 완만한 곡면을 가지는 중앙만곡부(160c)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 선단경사면(160a)과 후단경사면(160b)은 각각 선단직선부와 후단직선부를 이루게 된다.

중앙만곡부(160c)는 가이드 나사부(160)의 제2나사골(V2)(골경)을 형성하는 곡면부로서, 일정한 곡률반경을 가지는 원호, 타원 혹은 변화하는 곡룰반경을 가지는 곡면 등으로 구현될 수 있다. 중앙만곡부(160c)는 종래의 임의의 트랜지셔널한 커브를 형성하는 프로파일이 아니라 직선과 원호 혹은 직선과 완만한 곡면부의 접선에 의하여 형성되는 프로파일을 가지므로 가이드 나사부(160)의 설계 및 다이 가공이 용이하다.

가이드 나사부(160)의 나사 프로파일(160p)에 따르면, 선단경사면(160a)(선단직선부)의 연장선과 후단경사면(160b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점과 일정한 곡률 반경에 의한 중앙만곡부(160c)의 중심점 사이에는 일정량의 옵셋(offset)이 형성된다. 즉, 중앙만곡부(160c)의 중심점은 선단경사면(160a)(선단직선부) 및 후단경사면(160b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점보다 옵셋(offset)량만큼 후단부의 주 나사부(150) 쪽으로 위치한다.

이러한 가이드 나사부(160)의 나사 프로파일(160p)에 따르면, 후단부 기울기(b)가 선단부 기울기(a) 보다 작으므로, 상대방 숫나사(250)가 제2암나사, 즉, 가이드 나사부(160)에 끼워질 때, 숫나사(250)가 가이드 나사부(160)의 제2나사골(V2)의 후단경사면(160b)을 완만하게 타고 넘어갈 수 있다.

이에 따라, 제1실시예에 따른 너트형 체결구(100)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 숫나사(250)가 주 나사부(150)와 축이 완전이 얼라인되지 않고 비뚤게 진입하는 경우라도, 숫나사(250)가 가이드 나사부(160)를 타고 넘어가는 과정에서 축선이 평행하게 보정되어, 숫나사(250)가 주 나사부(150)와 용이하게 체결될 수 있다.

다음, 본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구에 관해 설명한다.

도 6은 본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구의 단면도이다. 도 7은 본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구에 볼트 부재가 체결되는 과정을 도시한 도면이다.

본 발명 제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)는, 제1실시예에 따른 너트형 체결구(100)와 비교하여 볼 때, 가이드 나사부(660)가 주 나사부(650)에 연속하여 형성되도록 한 것에 특징이 있다. 그러므로, 가이드 나사부(660) 이외의 공통되는 구성요소는 제1실시예와 동일 부재명을 사용하였으며, 중복 설명을 피하기 위하여 해당 부분에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

도 6을 참조하면, 너트형 체결구(600)는, 속이 빈 원통 형상의 몸체부(610)와, 몸체부(610)의 일측 선단부에서 연이어지게 형성된 플랜지부(620)를 포함한다. 플랜지부(620)의 저면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열되어 돌출되는 복수의 회전방지돌기(621)(제1회전방지돌기)가 형성된다.

숫나사(250)는 선단부의 플랜지부(620)로부터 몸체부(610) 내로 진입하며, 몸체부(610)의 내주면(630)에는 숫나사(250)의 나사산과 나사 체결되는 암나사(제1암나사)로서 주 나사부(650)가 마련된다.

너트형 체결구(600)는 플랜지부(620)와 주 나사부(650) 사이에서 몸체부(610)에 마련되는 확개부(640)를 포함한다. 확개부(640)는 몸체부(610)의 외주면에 복수의 세로 줄무늬(돌조)을 형성하여 구성된다.

확개부(640)에는, 몸체부(610)의 원주 방향을 따라 길이 방향(축방향)으로 길게 절개된 형태의 복수의 슬롯(641)이 형성되며, 복수의 슬롯(641)은 그 중앙부 양측으로 삼각 형태의 절취홈(642)이 마련된 형태를 가질 수 있다.

이하, 제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)를 판재(300)에 결합시키는 과정을 설명한다.

도 3에서 설명한 바와 같이, 사용자는 판재(300)의 삽입홀(310)에 너트형 체결구(600)를 삽입한 상태에서, 볼트 부재(200)(예: 체결 공구)의 숫나사(650)를 정방향(시계 방향)으로 회전시키면서, 숫나사(650)를 몸체부(610) 내로 진입시켜 숫나사(650)와 주 나사부(650)(제1암나사)를 나사 체결한다.

사용자가 계속해서 숫나사(250)를 정방향으로 회전시키면, 숫나사(250)와 주 나사부(650)(제1암나사)의 나사 체결에 의해 주 나사부(650)가 상측으로 당겨지는 축방향 압력이 발생되며, 이 때, 복수의 슬롯(641)의 절취홈(642)에 의해 확개부(640)의 중앙부가 구부러지면서, 취약 부위인 확개부(640)가 횡방향으로 변형(좌굴)되면서, 횡방향 외측으로 휘어지게 접히는 형태로 확개될 수 있다.

이 때, 플랜지부(620)의 저면에 형성된 복수의 회전방지돌기(621)가 판재(300)의 상면에 밀착린 상태로 가압됨으로써, 너트형 체결구(600)가 반대 방향(반시계 방향)으로 헛돌지 않고, 판재(300)의 삽입홀(310)의 걸림턱(320)에 지지된 상태로 견고하게 결합된다.

이후, 사용자가 볼트 부재(200)의 숫나사(250)를 역방향(반시계 방향)으로 회전시키게 되면, 숫나사(250)가 주 나사부(650)(제1암나사)와 분리되며, 플랜지부(620)의 회전방지돌기(621)와 변형된 확개부(640)로 인해 너트형 체결구(600)가 판재(300)의 삽입홀(310)의 상하면 테두리에 견고하게 지지된 결합 상태가 유지될 수 있다.

한편, 제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)도, 확개부(640)의 상부에 마련되는 복수의 제2회전방지돌기(도 4의 144)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 숫나사(250)와 주 나사부(650)(제1암나사)의 나사 체결에 의해 확개부(440)가 횡방향 외측으로 접히는 형태로 확개될 때, 복수의 제2회전방지돌기(144)가 판재(300)의 저면에 밀착되면서 가압될 수 있다. 이에, 플랜지부(620)의 제1회전방지돌기(621) 및 변형된 확개부(640)의 제2회전방지돌기(144)로 인해, 너트형 체결구(100)가 판재(300)의 삽입홀(310)의 상하면 테두리에 보다 견고하게 결합 유지될 수 있다.

제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)는, 몸체부(610)의 확개부(640)와 주 나사부(650)의 사이의 내주면(630)에 형성되는 암나사(제2암나사)로서 가이드 나사부(660)를 더 포함한다. 즉, 너트형 체결구(600)는, 내주면(내경부)에 주 나사부(650) 외에 가이드 나사부(660)가 더 마련(형성)되는 형태로 구현되며, 가이드 나사부(660)는 주 나사부(650)와 연속되는 형태를 가질 수 있다.

주 나사부(650)의 나사 형태는 표준 규격으로 제작된다. 도 7을 참조하면, 주 나사부(650)의 나사산은, 동일한 각도 예를 들면, 약 60도 정도의 두 개의 측벽을 가지며, 일정한 라운드를 가지고, 마찬가지로 나사골에도 약 60도 정도의 적절한 라운드를 형성한다. 즉, 주 나사부(650)는 동일한 각도의 두 개의 측벽으로 이루어진 제1나사골(V1)을 가진다.

가이드 나사부(660)는, 적어도 하나의 나사산(나사골)을 가진다. 도 6과 도 7은 가이드 나사부(660)가 5개의 나사산(나사골)로 이루어진 경우를 예로 들어 도시한 것으로, 본 발명에서 가이드 나사부(660)의 나사산(나사골)의 개수는 한정되지 않는다.

주 나사부(650)의 나사산과 가이드 나사부(660)의 나사산(나사골)의 피치(나사산 간의 거리)는 거의 동일하며, 이에 숫나사(250)의 1회전에 의하여 몸체부(610) 내부로 진입하는 거리는 주 나사부(650)와 가이드 나사부(660)가 거의 동일하도록 구현된다.

본 발명 제2실시예에 따르면, 가이드 나사부(660)의 나사산(나사골)은 주 나사부(650)와는 상이한 나사 프로파일(660p)을 가진다.

구체적으로, 가이드 나사부(660)는, 주 나사부(650)의 제1나사골 (V1)보다 깊게 형성된 제2나사골(V2)을 가진다. 다시 말해, 도 7을 참조하면, 가이드 나사부(660)에 형성된 제2나사골(V2)의 외경(D2)은 주 나사부(650)에 형성된 제1나사골(V1)의 외경(D1) 보다 크다.

일 실시예에 따르면, 가이드 나사부(660)는 제2나사골(V2)을 형성하는 두 개의 측벽의 각도가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 가이드 나사부(660)의 제2나사골(V2)의 선단부 기울기(a)는 주 나사부(650)의 제1나사골 (V1)과 동일하거나 유사한 통상의 60도 내외이고, 후단부 기울기(b)는 선단부 기울기(a)(예: 60도)보다 작은 약 45도로 이루어진다. 다만, 이는 예시로서 후단부 기울기(b)는 45도에 한정되지 않으며, 예를 들어, 약 40도 내지 50도의 범위의 임의의 각도로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따른 너트형 체결구(600)에서, 가이드 나사부(660)의 나사 프로파일(660p)은 선단부 기울기(a)를 가지는 선단경사면(660a), 후단부 기울기(b)를 가지는 후단경사면(660b), 선단경사면(660a)과 후단경사면(660b)이 접하는 완만한 곡면을 가지는 중앙만곡부(660c)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 선단경사면(660a)과 후단경사면(660b)은 각각 선단직선부와 후단직선부를 이루게 된다.

중앙만곡부(660c)는 가이드 나사부(660)의 제2나사골(V2)(골경)을 형성하는 곡면부로서, 일정한 곡률반경을 가지는 원호, 타원 혹은 변화하는 곡룰반경을 가지는 곡면 등으로 구현될 수 있다. 중앙만곡부(660c)는 종래의 임의의 트랜지셔널한 커브를 형성하는 프로파일이 아니라 직선과 원호 혹은 직선과 완만한 곡면부의 접선에 의하여 형성되는 프로파일을 가지므로 가이드 나사부(660)의 설계 및 다이 가공이 용이하다.

가이드 나사부(660)의 나사 프로파일(660p)에 따르면, 선단경사면(660a)(선단직선부)의 연장선과 후단경사면(660b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점과 일정한 곡률 반경에 의한 중앙만곡부(660c)의 중심점 사이에는 일정량의 옵셋(offset)이 형성된다. 즉, 중앙만곡부(660c)의 중심점은 선단경사면(660a)(선단직선부) 및 후단경사면(660b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점보다 옵셋(offset)량만큼 후단부 쪽에 위치한다.

이러한 가이드 나사부(660)의 나사 프로파일(660p)에 따르면, 후단부 기울기(b)가 선단부 기울기(a) 보다 작으므로, 상대방 숫나사(250)가 제2암나사, 즉, 가이드 나사부(660)에 끼워질 때, 숫나사(250)가 가이드 나사부(660)의 제2나사골(V2)의 후단경사면(660b)을 완만하게 타고 넘어갈 수 있다.

이에 따라, 제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 숫나사(250)가 주 나사부(650)와 축이 완전이 얼라인되지 않고 비뚤게 진입하는 경우라도, 숫나사(250)가 가이드 나사부(660)를 타고 넘어가는 과정에서 축선이 평행하게 보정되어, 숫나사(250)가 주 나사부(650)와 용이하게 체결될 수 있다.

다음, 본 발명 제3실시예에 따른 너트형 체결구에 관해 설명한다.

도 8은 본 발명 제3실시예에 따른 너트형 체결구를 도시한 도면이다.

본 발명 제3실시예에 따른 너트형 체결구(800)는, 제2실시예에 따른 너트형 체결구(600)와 비교하여 볼 때, 주 나사부(850)의 제1나사골(V1)과 가이드 나사부(860)의 제2나사골(V2)의 깊이를 동일하게 형성한 것에 특징이 있다. 그러므로, 가이드 나사부(860) 이외의 공통되는 구성요소는 제2실시예와 동일 부재명을 사용하였으며, 중복 설명을 피하기 위하여 해당 부분에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

제3실시예에 따른 너트형 체결구(800)에서 가이드 나사부(860)의 나사산(나사골)은 주 나사부(850)와는 상이한 나사 프로파일(860p)을 가진다. 즉, 도 8을 참조하면, 가이드 나사부(860)는 제2나사골(V2)을 형성하는 두 개의 측벽의 각도가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 가이드 나사부(860)의 제2나사골(V2)의 선단부 기울기(a)는 주 나사부(850)의 제1나사골(V1)과 동일하거나 유사한 통상의 60도 내외이고, 후단부 기울기(b)는 선단부 기울기(a)(예: 60도)보다 작은 40도 내지 50도의 범위, 바람직하게는 작은 약 45도로 이루어진다.

일 실시예에 따른 너트형 체결구(800)에서, 가이드 나사부(860)의 나사 프로파일(860p)은 선단부 기울기(a)를 가지는 선단경사면(860a), 후단부 기울기(b)를 가지는 후단경사면(860b), 선단경사면(860a)과 후단경사면(860b)이 접하는 완만한 곡면을 가지는 중앙만곡부(860c)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 선단경사면(860a)과 후단경사면(860b)은 각각 선단직선부와 후단직선부를 이루게 된다.

가이드 나사부(860)의 나사 프로파일(860p)에 따르면, 선단경사면(860a)(선단직선부)의 연장선과 후단경사면(860b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점과 일정한 곡률 반경에 의한 중앙만곡부(860c)의 중심점 사이에는 일정량의 옵셋(offset)이 형성된다. 즉, 중앙만곡부(860c)의 중심점은 선단경사면(860a)(선단직선부) 및 후단경사면(860b)(후단직선부)의 연장선이 만나는 지점보다 옵셋(offset)량만큼 후단부 쪽에 위치한다.

이에 따라, 제3실시예에 따른 너트형 체결구(800)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 숫나사(250)가 주 나사부(850)와 축이 완전이 얼라인되지 않고 비뚤게 진입하는 경우라도, 숫나사(250)가 가이드 나사부(860)의 후단경사면(860b)을 타고 넘어가는 과정에서 축선이 평행하게 보정되어, 숫나사(250)가 주 나사부(850)와 용이하게 체결될 수 있다.

한편, 또 다른 실시예(제4실시예)로서, 너트형 체결구가 도 1과 같이 몸체부의 선단부 측 내주면에 가이드 나사부를 형성하고, 그 가이드 나사부의 나사 프로파일을 도 8의 제3실시예와 같이 제2나사골(V2)을 형성하는 두 개의 측벽의 각도가 서로 상이한 형태로 구현할 수도 있다. 즉, 전술한 실시예들의 선택적 조합에 따른 너트형 체결구도 본 발명에 포함되는 것은, 관련 기술 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이해될 것이다.

이하, 상기와 같은 본 발명 실시예들에 따른 너트형 체결구(100, 600, 800)의 제조공정에 관해 설명한다.

도 9는 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구의 제조방법을 도시한 흐름도이고, 도 10은 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구에서 회전방지돌기를 형성하는 과정을 도시한 도면이다. 이하에서는, 제1실시예에 따른 너트형 체결구(100)를 제조하는 과정을 중심으로 설명하지만 한정되지 않으므로, 본 발명 일 실시예에 따른 너트형 체결구의 제조방법은 제2실시예 및/또는 제3실시예를 포함하여 다양한 구현 가능한 실시예들에 따른 너트형 체결구의 제조 과정에도 적용될 수 있다.

도 9를 참조하면, 동작 S910에서 소재(원재료)를 정해진 크기로 절단한다. 소재는, 예를 들면, 약 10mm의 직경을 가지는 와이어(선재 코일)가 될 수 있다. 동작 S910에서 소재는 약 50mm 로 절단될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 동작 S910에서 소재의 절단은 블랭킹(blanking) 가공에 의해 수행될 수 있다.

동작 S920에서 너트형 체결구(100)의 형상을 성형한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S920은 속이 빈 원통형 몸체부(110)를 성형하는 드로잉(drawing) 가공 동작과, 몸체부(110)의 일측 선단부에 플랜지부(120)를 형성하는 소성 가공 동작을 포함할 수 있다. 소성 가공 동작은 몸체부(110)의 상단을 외측으로 절곡하여 수행될 수 있다.

동작 S930에서 몸체부(110)의 외주면에 복수의 세로 줄무늬(돌조)을 형성한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S930에서 널링(knurling) 가공 또는 너닐 작업(running serration) 등에 의해, 몸체부(110)의 외주면에 원주 방향(둘레 방향)을 따라 배열된 복수의 세로 줄무늬(축방향 홈)이 형성될 수 있다.

동작 S940에서 몸체부(110)에 복수의 슬롯(141)을 펀칭한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S940에서 몸체부(110)를 타격하는 타격기를 포함하는 펀칭 장치(타공 장치)에 의해 복수의 슬롯(141)을 형성할 수 있다. 펀칭 장치에는, 예를 들면, 모터에 의해 회전하는 캠(예: 4방향 캠)이 마련되고, 캠의 회전에 따라 동력을 전달받은 타격기가 몸체부(110)의 타격 개소를 순차적으로 타격할 수 있다. 타격에 의해 발생된 칩은 몸체부(110)의 내측으로 유도되어, 상측으로부터의 에어 분사 및 자연 낙하에 의해 외부로 배출될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 펀칭 장치의 일측에는 가공 대상인 너트형 체결구(100)를 펀칭 장치로 제공하기 위한 공급장치(피더)가 설치되고, 펀칭 장치의 타측에는 펀칭이 완료된 너트형 체결구(100)를 이송하기 위한 이송장치가 설치될 수 있다.

동작 S950에서 몸체부(110)의 내주면(내경부)에 나사산을 형성한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S940에서 펀칭 후 이송된 너트형 체결구(100)에 대해, 동작 S950에서 태핑(tapping) 가공에 의해 주 나사부(150)와 가이드 나사부(160) 각각의 나사 프로파일에 따른 나사산, 즉, 제1암나사 및 제2암나사를 형성할 수 있다.

동작 S950에서 태핑 가공에 의해 몸체부(110)의 내주면에 제1실시예 내지 제3실시예 중 어느 하나에 따른 주 나사부(150, 650, 850)(제1암나사)와 가이드 나사부(160, 660, 860)(제2암나사)를 각각 형성할 수 있다.

동작 S960에서 플랜지부(120)에 복수의 회전방지돌기(121)을 형성한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S960에서 금형(800)을 이용한 프레스 작업(예: 압인 또는 압착 가공)에 의해 복수의 제1회전방지돌기(121)가 형성된다.

도 10을 참조하면, 원반형의 금형(1000)의 하부면에는 복수(예: 3개)의 원뿔 형상부(1010)가 마련되며, 금형(1000)의 하강에 따른 프레스 작업에 의해 원뿔 형상부(1010)가 모재인 너트형 체결구(100)의 플랜지부(120)를 눌러서 원뿔 형상의 복수의 제1회전방지돌기(121)가 형성될 수 있다. 금형(1000)은, 예를 들면, 직경 50mm, 두께 25mm로 이루어지며, 원뿔 형상부(1010)의 길이는 50mm로 이루어질 수 있다.

동작 S970에서 플랜지부(120)의 상부에 대한 커팅 및 연삭 가공을 수행한다. 도 10을 참조하면, 커팅선(L)을 기준으로 플랜지부(120) 상부에 대한 커팅 및 연삭(연마)가 수행됨으로써, 플랜지부(120)의 상부면이 평평하고 매끄럽게 가공될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 동작 S860에서 복수의 제2회전방지돌기(144)가 더 형성될 수 있다. 복수의 제2회전방지돌기(144)는, 예를 들면, 압인 작업 등에 의해 확개부(140)의 상부 측 몸체부(110)의 외주면에 한 쌍의 음각부(143)를 형성함으로써 구현될 수 있다.

동작 S980에서 너트형 체결구(100)에 대한 후처리 작업으로서 열처리 및 코팅을 수행한다.

일 실시예에 따르면, 동작 S980에서 너트형 체결구(100)에 부착된 기름, 절삭칩, 이물질 등을 제거하는 세정 후, 너트형 체결구(100)에 대한 열처리 및 코팅이 수행될 수 있다. 코팅 과정은, 부식방지 및 강도향상을 위한 무전해 도금이나 용해 아연 도금 등을 포함할 수 있다.

동작 S980에서 열처리 및 코팅이 완료되면, 너트형 체결구(100)의 불량 여부를 검사 및 포장하는 동작이 더 수행될 수 있다.

이상, 바람직한 실시예들을 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

100: 너트형 체결구
110: 몸체부
120: 플랜지부
130: 내주면
140: 확개부
150: 주 나사부
160: 가이드 나사부

Claims (6)

1. 너트형 체결구에 있어서,
   내부에 축방향으로 볼트 부재의 숫나사가 삽입될 수 있도록 공간을 가지는 원통 형상의 몸체부;
   상기 몸체부의 일측 선단부에서 외주를 따라 수평 방향으로 절곡 연장되는 플랜지부;
   상기 몸체부의 내주면에 형성되며, 상기 플랜지부로부터 상기 몸체부 내로 진입하는 상기 숫나사와 체결되는 제1암나사를 가지는 주 나사부;
   상기 플랜지부와 상기 주 나사부 사이에서 상기 몸체부에 마련되며, 상기 축방향으로 절개된 형태의 복수의 슬롯이 형성되어, 상기 숫나사와 상기 암나사의 체결에 의한 축방향 압력에 의해 외측으로 절곡 변형되는 확개부; 및
   상기 몸체부의 상기 숫나사가 진입하는 측의 내주면에 형성되며, 상기 내주면의 연장선에 대해 서로 다른 기울기를 가지는 선단경사면 및 후단경사면으로 이루어진 제2암나사를 가지는 가이드 나사부;를 포함하는 너트형 체결구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내주면의 연장선에 대한 상기 후단경사면의 기울기는 상기 선단경사면의 기울기보다 작은 40도 내지 50도의 범위의 각도에 대응하는 너트형 체결구.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2암나사는 상기 선단경사면 및 상기 후단경사면과 서로 접하는 완만한 곡면으로 이루어지는 중앙만곡부를 더 포함하며,
   상기 중앙만곡부의 곡률반경의 중심점은 상기 선단경사면의 연장선과 상기 후단경사면의 연장선이 서로 만나는 지점보다 상기 주 나사부 쪽으로 옵셋되는 너트형 체결구.
4. 제1항에 있어서,
   상기 플랜지부의 저면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열되어 돌출되는 복수의 제1회전방지돌기가 형성되는 너트형 체결구.
5. 제4항에 있어서,
   상기 확개부의 상부에 마련되는 복수의 제2회전방지돌기를 더 포함하는 너트형 체결구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 몸체부의 외주면에 단면이 하나의 꼭지점을 접하면서 서로 마주하여 대칭되는 직각삼각형인 한 쌍의 음각부가 형성되며,
   상기 한 쌍의 음각부에서 상기 직각삼각형의 빗변에 대응하는 두 경사면이 서로 만나는 지점에서 돌출되는 모서리가 상기 제2회전방지돌기를 구성하는 너트형 체결구.

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