KR101222733B1 - 다엽형 잠금 볼트 - Google Patents

Abstract

헤드부(102)와, 헤드부로부터 연장되는 축(104)을 포함하는 잠금 볼트(100, 200). 축(104)은 나사산이 형성되고 다엽형 단면 윤곽을 갖는 적어도 일부를 포함한다. 칼라(120)는 다엽형 나사부(104)에서 스웨이지 가능하고, 그 다음 엽(114)은 칼라(120)가 나사산에서 진동할 정도로 느슨하지 않게 한다. 다엽형 윤곽을 가진 영역 역시 나사산이 나있다는 사실은 칼라[120; 혹은 종래의 나사산이 형성된 너트)는 선택적으로 회전가능하게 잠금 볼트(100, 200)에서 제거될 수 있고, 재설치될 수 있다는 것을 말해준다. 스웨이지 전에 칼라(120)는 초기에 실린더형 구멍(130), 또는 바람직하게는 일반적으로 잠금 볼트(100, 200)의 다엽형 부분의 윤곽에 대응하는 다면체 구멍(130)을 포함할 수 있다. 또한, 잠금 볼트(100, 200)는 약한 핀테일(106, 202)을 포함할 수 있고, 다엽형 나사산 부분은 볼트의 헤드부와 약한 핀테일 사이에 배치된다.

헤드, 축, 잠금 볼트, 나사산, 다엽형 단면 윤곽, 칼라, 엽, 스웨이지, 구멍, 핀테일

Description

다엽형 잠금 볼트{MULTI-LOBULAR LOCKBOLT}

본 발명은 일반적으로 잠금 볼트와 관련이 있고, 보다 명확하게는 볼트 위에서 스웨이지(swaging)되는 칼라(collar)와 마주하여 설치되도록 구성된 다엽형(multi-lobular) 잠금 볼트와 관련이 있다.

본 출원은 2004년 8월 30일에 출원된 일련번호 60/605,704인 미국 가출원과 2005년 6월 7일에 출원된 일련번호 11/146,678인 미국 특허출원의 이익을 주장한다.

몇몇 종래의 잠금 볼트(lock bolt)들은 그렇지 않은 것도 있지만 약한 핀테일(pintail)을 포함한다. 도1에서 도시된 바와 같이, 약한 핀테일(12)를 포함하고 있는 전형적인 잠금 볼트(10)는 헤드(14)와, 나사산 축(16)과, 환형 리브(annular ribs; 18)를 가진 약한 핀테일(12)을 포함한다. 거기서 헤드(14)는 볼트(10)의 일단부(20)에 있고, 약한 핀테일(12)은 볼트(10)의 타단부(22)에 있고, 나사산 축부(16)는 헤드(14)와 약한 핀테일(12) 사이에 배치된다. 도1에서 도시된 바와 같이, 초기에 약한 핀테일(12)과 나사산 축(16)은 둘 이상의 공작물(work piece; 28, 30)에 제공된 구멍(24, 26)을 통해 삽입되고 칼라(32)는 볼트(10) 위에서 활주하여 나사산 축(16) 근처에 위치된다. 그 다음, 도2에서 도시된 바와 같이, 설치 도구(40)는 칼라(32)와 약한 핀테일(12)에 결합된다. 특히, 도3에서 도시된 바와 같이, 설치 도구(40)의 모루(anvil; 43)가 [화살표(44)에 의해 표시된 바와 같이] 칼라(32)를 눌러서 볼트(10) 상에 칼라(32)가 스웨이지되게 하는 동안, 설치 도구(40)의 조(jaw; 41)가 [화살표(42)에 의해 표시된 바와 같이] 핀테일(12)을 붙들고 잡아당긴다. 스웨이지는 칼라(32)가 변형하여 보통 볼트(10)의 나사산 축부(16)를 조이도록 한다. 도4에서 도시된 바와 같이, 칼라(32)가 스웨이지되고 나면, 핀테일(12)이 부러질 때까지 계속해서 잡아 당겨져서, 볼트(10)는 칼라(32)에 의해 고정되어 공작물(28, 30)에 설치된 상태로 남는다. 이와 유사하게 잠금 볼트(10)가 약한 핀테일을 포함하지 않은 유형으로 제공되는 경우 볼트의 나사산 부분은 칼라가 스웨이지됨에 따라 조여서 당겨지고, 상기 칼라가 완전히 스웨이지되고 나면, 볼트는 손상없는 나사부를 남겨둔 채 풀려난다.

그러한 잠금 볼트와 잠금 볼트의 설치를 위한 도구들은 당해 기술분야에서 일반적으로 알려져 있다. 예를 들어 약한 핀테일을 가진 잠금 볼트를 설치하는 일반적인 도구는 미국 특허 제2,114,493 호에 개시되고, 칼라를 스웨이지하는 모루와 핀테일을 조여 잡아당기기 위한 조들을 포함한다.

도1 내지 도4에서 도시하고 있는 바와 같이 몇몇 종래 기술의 잠금 볼트 나사부는 나선형이다. 잠금 볼트가 약한 핀테일을 포함하고 있는지 아닌지와 관계없이, 나선형 나사들은 잠금 볼트가 설치되고 나면(즉, 칼라가 볼트에 스웨이지되고 나면), 칼라가 잠금 볼트에서 회전하여 분리되고, 그 후 다시 잠금 볼트 상에 나사 결합될 수 있게 한다(또는 새로운 너트가 잠금 볼트 상에 나사 결합될 수 있음). 표준 나선형 나사를 가진 잠금 볼트를 제공함에 있어서 문제는 칼라가 잠금 볼트에서 한번 스웨이지되고 나면 그 칼라는 진동할 정도로 느슨해지기 쉽다는 것이다.

미국 특허 제2,531,048 호는 이러한 문제를 해결하게 되는 잠금 볼트를 개시하고 있다. 표준 나선형 나사들을 포함하는 대신에, 잠금 볼트는 환형 리브를 포함한다. 나선형보다는 환형인 것이 칼라가 한번 리브 위에서 스웨이지되고 나면 그 칼라가 진동에 의해 느슨해지지 않도록 한다. 그러나 그 잠금 볼트는 새로운 단점을 갖는다. 칼라가 리브 위에서 스웨이지되고 나면, 그 칼라는 리브에서 회전하여 분리되는 것이 아니라 리브에서 부러져야만 한다. 이와 같이 그 칼라는 잠금 볼트에서 제거될 수 없고 다시 회전 결합될 수도 없다. 사실 리브가 환형이기 때문에 새로운 칼라도 잠금 볼트 상에 나사결합될 수 없다. 대신에 잠금 볼트를 다시 고정하기 위해서 스웨이지 공정이 되풀이되어야 한다.

본 발명의 실시예의 목적은 설치 후에 칼라가 느슨하여 진동하지 않도록 하되, 칼라가 선택적으로 회전가능하게 잠금 볼트에서 제거될 수 있고, 재설치될 수 있도록 하는 잠금 볼트를 제공하는 데 있다.

간단히 말해서 앞서 말한 목적들 중 적어도 하나에 따라서, 본 발명의 실시예는 헤드부와, 그 헤드부로부터 연장된 축을 포함하는 잠금 볼트를 제공한다. 축은 나사산이 형성되고, 다엽형 윤곽을 갖는 적어도 일부를 포함한다. 칼라는 다엽형 나사부에서 스웨이지 가능하고, 엽(lobe) 또는 높은 점이 칼라가 나사산에서 느슨하여 진동하지 않도록 한다. 또한, 다엽형 윤곽을 갖는 영역에 나사산이 형성되어 있다는 점은 칼라가 선택적으로 회전가능하게 잠금 볼트에서 제거될 수 있고, 재설치될 수 있다는 것을 말한다. (혹은 종래의 나사산이 형성된 너트가 스웨이지된 칼라가 제거되고 나면 잠금 볼트에 재설치될 수 있다는 것을 의미한다.) 스웨이지 전에 칼라는 초기에 실린더형의 구멍을 포함할 수 있고, 바람직하게는 일반적으로 잠금 볼트의 다엽형 부분의 윤곽에 대응하는 다면체의 구멍을 포함할 수 있다. 또한, 잠금 볼트는 약한 핀테일을 포함할 수 있고, 다엽형 나사부는 볼트의 헤드부와 약한 핀테일 사이에 배치된다. 약한 핀테일은 환형의 리브를 가진 채 제공될 수 있다. 또한, 약한 핀테일은 잠금 볼트의 다엽형 나사부와 같이 나사 절삭이 된 채 제공될 수 있다.

본 발명의 구조와 작동의 체제와 방식은 그 목적 및 이점과 함께 다음 도면들과 연관된 이하의 설명을 참조하면 잘 이해가 될 수 있다. 유사한 참조번호는 유사한 구성요소를 지시한다.

도1은 헤드와, 나선형 나사산 축부와, 약한 핀테일을 갖는 종래 기술의 잠금 볼트에 대한 도면으로, 스웨이지 전에 나선형 나사산 축부 가까이에 위치된 칼라(collar)를 도시한다.

도2 내지 도4는 도1에서 도시된 잠금 볼트의 설치가 도시된다.

도5 내지 도7은 본 발명의 실시예에 따른 잠금 볼트의 설치를 도시한다.

도8은 스웨이지(swaging) 전에 잠금 볼트와 칼라의 (단면도와 유사한) 도면 으로, 칼라는 다면체형 구멍을 가지고 있다.

도9는 도8과 유사하며, 칼라가 실린더형 구멍을 갖는 것을 도시한다.

도10은 스웨이지 후에 잠금 볼트와 칼라의 (단면도와 유사한) 도면이다.

도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠금 볼트의 사시도이다.

본 발명이 다른 형태의 실시예가 가능하지만, 본 기재는 본 발명의 원리의 예시로서 고려되고, 본 발명의 실시예들이 도면에서 보여지고 여기서 상세하게 기술되며, 본 발명이 여기서 예시되고 기술된 대로 그것에 한정되지 않는다.

도5 내지 도7은 본 발명의 실시예에 따른 잠금 볼트(100)를 도시한다. 잠금 볼트(100)는 잠금 볼트(100)가 헤드(102)와, 나사산 축(104)과, 환형 리브(108)를 가진 약한 핀테일(106)을 포함하고 있다는 점에서 도1 내지 도4에서 도시된 바와 같이 종래 기술의 잠금 볼트(10)와 유사하다. 헤드(102)는 볼트(100)의 일단부(110)에 있고 약한 핀테일(106)은 볼트(100)의 타단부(112)에 있으며, 나사산 축부(104)는 헤드(102)와 약한 핀테일(106) 사이에 배치된다. 도5 내지 도7에 도시된 잠금 볼트(100)와 도1 내지 도4에 도시된 종래기술의 잠금 볼트(10) 간의 차이점은 도5 내지 도7에 도시된 잠금 볼트(100)에 있어서 나사산 축부(104)가 나선형의 나사산 뿐만 아니라 다엽형 혹은 다면체 나사산 부분을 포함한다는 점에 있고, 이는 도8 내지 도10에 도시된 바와 같이, 나사부가 높은 점(114)과 낮은 점(116)을 포함한다는 것을 의미한다.

예를 들어 나사 절삭은 미국 특허 제3,875,780 호와 제3,935,785 호에서 공 개된 (둘 다 본 명세서에서는 모두 참조로서 언급된다) HP-5 나사 같이 (도8 내지 도10에 도시된 바와 같이) 다섯 개의 엽(lobe) 또는 높은 점을 가지도록 제공될 수 있다. 이와달리, 나사 절삭은 다섯 이상 또는 그 이하의 엽을 가지도록 제공될 수 있다. 예를 들어 나사부는 네 개의 엽(즉, 네 개의 높은 점), 세개의 엽(즉, 세 개의 높은 점), 타원형(즉, 두 개의 높은 점) 등이 되도록 제공될 수 있다.

이와 무관하게, 잠금 볼트(100)의 나사부(104)가 높은 점과 낮은 점을 가지는 다엽형이라는 점은 잠금 볼트(10) 위에서 한번 스웨이지된 칼라(120)가 진동하기 쉽지 않다는 것을 말한다. 이는 진동만으로는 스웨이지 된 칼라(120; 도10참조)의 낮은 점(122)을 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104) 중 높은 점(114)으로 이동시키기에 충분치 않기 때문이다.

이와 동시에, 나사부(104)가 사실상 나사산이 형성되고, 다엽형이라는 점은 원한다면 칼라(120)에 충분한 토크를 적용할 도구를 사용함으로써 칼라(120)가 의도적으로 잠금 볼트(100)에서 회전하여 분리 가능하다는 것을 의미한다.

도5 내지 도7은 잠금 볼트(100)의 설치를 도시한다. 설치 과정은 도1 내지 도4에 도시된 잠금 볼트(10)의 설치과정과 매우 유사하다. 도5 내지 도7에 도시된 잠금 볼트(100)를 설치하기 위해서, 텍스트론 패스닝 시스템(Textron Fastening System)의 하이드로 일렉트릭 파워 툴(Hydro-Electric Power Tool), 모델명 T30 73412-02000인 텍스트론 패스닝 시스템의 하이드로팩 하이드롤릭 파워 유닛(HydraPac Hydraulic Power Unit)이, 모델명 HP21 73401-02000, 모델명 HP41 73400-020000 또는 모델명 HP51 73404-02000과 함께 사용될 수 있다. 이와 달리 다른 적절한 설치 도구도 사용될 수 있다.

초기에 약한 핀테일(106)과 나사산 축(104)은 둘 이상의 공작물(28, 30)에 있는 구멍(24, 26)을 통해 삽입되고, 칼라(120)는 다엽형 나사부(104)에 근접하여 잠금 볼트(100) 위에 위치한다. 도8에 도시된 바와 같이, 칼라(120)는 초기에 다엽형(multi-lobular) 또는 다면(multi-facet) 관통 구멍(throughbore; 130)을 갖도록 제공될 수 있다. 바람직하게는, 칼라(120)는 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104)의 윤곽에 대응하는 윤곽을 가진 관통 구멍(130)을 갖도록 제공된다. 즉, 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104)이 다섯 개의 엽 또는 높은 점(HP-5 나사와 같이)을 갖도록 제공되면, 바람직하게는 칼라(120)도 마찬가지로 다섯 개의 높은 점(131)을 가지는 관통 구멍(130)을 갖도록 제공된다. 칼라(120)가 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104)의 윤곽과 대응되는 윤곽을 가진 관통 구멍(130)을 갖도록 제공된다는 점은 스웨이지되는 동안에 칼라(120)가 균일하게 변화된다는 것을 의미한다.

또한, 칼라(120)가 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104)의 윤곽과 대응되는 윤곽을 가진 관통 구멍(130)을 갖도록 제공된다는 점은 칼라(120)가 설치에 도움이 될 수 있음을 의미한다. 구체적으로 칼라는 다엽형 부분(104)과 칼라의 관통 구멍(130) 사이에서 끼워 맞춤이 되도록 볼트에 위치하여 약간 회전될 수 있다. 그런 다음 설치 도구는 스웨이지 공정을 하기 위해서 핀테일(106) 및 칼라(120)와 결합될 수 있다. 이와 달리, 도9에 도시된 바와 같이, 칼라(120)는 초기에 실린더형 또는 몇몇 다른 형태의 관통 구멍(130)을 갖도록 제공될 수 있다.

여하튼 도5에 도시된 바와 같이, 설치 도구(140)는 칼라(120) 및 약한 핀테일(106)과 결합된다. 구체적으로 설치 도구(140)의 모루(144)가 칼라(120)를 눌러서 도6에 도시된 바와 같이 칼라(120)가 볼트(100) 상에 스웨이지되도록 하는 동안, 설치 도구(140)의 조(142)가 핀테일(106)을 조여서 당긴다. 스웨이지는 칼라(120)를 변형시켜, 일반적으로 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104)에서 스웨이지된 칼라(120)가 볼트[100; 도10이 (단면도와 유사한)도면이다]의 다엽형 나사부(104)에 체결되도록 한다.

바람직하게는 설치 도구(140)는 칼라(120)의 일 부분(150)만을 나사산 부분(104; 도6참조) 상에 스웨이지시키고, 나머지 부분(152)은 스웨이지되지 않은 채로 남겨두며, 이는 그 조립체가 더 쉽게 조립되고 제조되게 한다. 바람직하게는 스웨이지되지 않은 칼라(120)의 부분(152)은 표준 육각 도구가 이어서 칼라(120)를 제거하는데 사용될 수 있도록 육각 모양의 표면(154)을 포함한다. 칼라(120)가 스웨이지되고 나면, 도7에 도시된 바와 같이 핀테일(106)이 부러질 때까지 계속해서 당겨져서, 볼트(100)는 칼라(120)에 의해 고정되어 공작물(28, 30)에 설치된 상태로 남는다. 이와 유사하게 잠금 볼트가 약한 핀테일을 포함하지 않는 유형인 경우, 볼트의 나사산 부분은 칼라가 스웨이지됨에 따라 조여서 당겨지고, 칼라가 스웨이지되고 나면, 볼트는 풀려난다.

칼라(120)가 칼라(120)에 의해 고정된 잠금 볼트(120)에서 스웨이지되고 잠금 볼트(100)가 완전히 설치되고 나면, 칼라(120)는 나사부(104)의 다엽형 윤곽 때문에 진동하려 하지 않을 것이다. 구체적으로, 진동만으로는 도10에 도시된 바와 같이, 칼라(120)의 낮은 점(122)이 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104) 중 높은 점(114)을 넘어가기 어렵다. 즉, 다엽형 윤곽 부분(104)은 진동에 따른 회전을 막아주는 어느 정도의 유효 토크(prevailing torque)를 제공한다. 동시에, 의도적으로 칼라(120)의 낮은 점(122)이 잠금 볼트(100)의 다엽형 부분(104) 중 높은 점(114)을 넘어설 만큼 충분한 토크를 적용하기 위해서 단지 도구를 사용함으로써 [표면(154)에 토크를 적용하기 위해 육각 도구를 사용함 같이] 칼라(120)가 제거될 수 있다.

칼라(120)가 잠금 볼트(100)에 스웨이지되고 나면, 칼라(120)의 의도적인 제거[즉 도구를 사용한 칼라(120)의 회전]는 칼라의 관통 구멍(130)에 나사부가 형성되도록 한다. 칼라(120)에 형성된 나사부는 칼라(120)가 의도적으로 제거된 후 다시 칼라(120)가 쉽게 잠금 볼트(100)의 나사부(104) 상에 회전하여 결합될 수 있게 한다. 이어서 칼라(120)가 다시 잠금 볼트(100) 상에 회전하여 결합되고 나면, 잠금 볼트의 나사부(104)가 다엽형이라는 점으로 인해, 잠금 볼트(100)의 나사부(104)가 종래 기술[즉, 도1 내지 도4에 도시된 잠금 볼트(10)]과 같은 표준 나선형 나사를 가진 나선형 나사산을 갖도록 제공되는 경우만큼 많이 칼라(120)가 진동하지는 않게 될 것이다. 즉, 나사부(104)가 표준 나선형 나사를 가질 경우에 제공되는 것보다 큰 소정의 유효 토크가 존재한다.

칼라(120)는 육각 도구를 가지고 칼라(120)의 제거를 용이하게 하기 위해 가급적 초기에 육각 모양의 표면(154)을 가지고 있다고 상술했으나, 또한 칼라(120)는 초기에 그런 표면 없이 제공될 수 있고, 스웨이지 공정 중에 설치 도구(140)의 모루(144)에 의해 그런 표면이 칼라(120)에 형성될 수 있다.

도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠금 볼트(200)의 도면이다. 잠금 볼트(200)는 도5 내지 도7에 도시된 잠금 볼트(100)와 매우 유사한데, 단지 차이점이 있다면 약한 핀테일(202)이 환형 리브를 포함하지 않고, 잠금 볼트[200; 또는 잠금 볼트(100)]의 다엽형 부분(104)과 유사한 다엽형 나사산 윤곽을 제공한다는 것이다. 따라서, 결국 칼라를 수용하는 잠금 볼트의 부분(104)과 핀테일 부분(202)은 둘다 같은 나사산 형성 공정을 통해 동시에 나사산이 형성될 수 있다. 이와 달리, 핀테일은 나선형의 무엽성 나사를 갖도록 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들이 보여졌고 기술되었으나 당해 기술분야의 당업자들은 본 명세서의 범위와 기술사상에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 다양한 변형례들을 고안할 수 있다.

Claims (20)

1. 잠금 볼트 시스템이며,

   헤드부와, 약한 핀테일과, 헤드부와 약한 핀테일 사이에 배치된 샤프트를 포함하고, 샤프트는 나사산이 형성된 나사부를 포함하고 다엽형 단면 윤곽을 갖는, 잠금 볼트와,

   잠금 볼트의 샤프트의 나사부의 다엽형 단면 윤곽에 대응하는 다엽형 단면 윤곽을 갖는 관통 구멍을 구비하는 칼라로서, 스웨이지되는 부분과 스웨이지되지 않는 부분을 더 구비하고, 스웨이지되는 부분은 원통형 외면을 포함하고, 잠금 볼트의 샤프트의 나사부 상에서 스웨이지될 수 있으며, 스웨이지되지 않는 부분은 6각형 외표면을 포함하는, 칼라를 포함하고,

   잠금 볼트의 샤프트의 나사부는 나사산이 형성되어 있고 다엽형이기 때문에, 표준 6각형 공구가 칼라의 스웨이지되지 않는 부분의 6각형 외표면에 토크를 인가할 때에, 샤프트의 나사부는 칼라가 잠금 볼트 상에서 선택적으로 회전식으로 제거가능하고 재설치가능하도록 제공되는

   잠금 볼트 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   샤프트의 나사부는 복수의 높은 점을 포함하는

   잠금 볼트 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   샤프트의 나사부는 5개의 높은 점을 포함하는

   잠금 볼트 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   스웨이지된 칼라가 샤프트로부터 제거되면, 샤프트의 나사부는 나사 너트가 잠금 볼트 상에 설치가능하게 구성되는

   잠금 볼트 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   칼라는 샤프트의 나사부에 대응하는 다면 관통 구멍을 포함하는

   잠금 볼트 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 약한 핀테일은 다엽형 단면 윤곽을 갖는

   잠금 볼트 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 약한 핀테일은 복수의 높은 점을 포함하는

   잠금 볼트 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 약한 핀테일과 샤프트의 나사부는 동일한 나사산을 갖는

   잠금 볼트 시스템.
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