KR102093051B1 - 볼트 및 볼트 제조 방법 - Google Patents

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베이징 골드윈드 싸이언스 앤 크리에이션 윈드파워 이큅먼트 코.,엘티디.
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Abstract

볼트 및 볼트 제조 방법이 본 출원에 따라 제공된다. 볼트는 스크류 캡 및 볼트 바를 포함하고, 볼트 바는 위치 설정 바, 가요성 바 및 나사부를 포함하고, 위치 설정 바는 스크류 캡의 일 단부와 연결되고, 가요성 바는 위치 설정 바 및 나사부에 각각 연결된다. 여기서, 전단-방지 스탠드는 가요성 바 상에 형성된다. 나사부는 표준 나사산 및 전이 나사산을 포함하고, 전이 나사산은 가요성 바와 표준 나사산 사이에 형성되고, 전이 나사산의 나사산 높이는 표준 나사산의 나사산 높이보다 작고, 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0)는 일정하게 유지된다. 본 출원에 따르면, 나사산의 힘 분포(특히 처음 3개의 나사산의 힘 분포)는 최적화 될 수 있으며, 나사산은 너트의 나사산과 효과적으로 협력할 수 있으며, 또한 제조 공정은 간단하고 비용은 낮다.

Description

볼트 및 볼트 제조 방법
본 출원은 볼트 및 볼트를 제조하는 방법(bolt and method for manufacturing the bolt)에 관한 것이고, 구체적으로 나사산의 힘 분포가 최적화될 수 있고, 전단 저항이 향상될 수 있고 사용 수명이 연장될 수 있는, 볼트 및 볼트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
현대의 산업 기술의 급격한 성장과 함께, 산업 장비에 점점 높은 요구 조건이 부과된다. 점점 더 많은 산업 장비가 고속 및 고압과 같은 가혹한 조건하에서 사용될 것이 요구된다. 그런 작업 환경에서, 엔진의 터빈 로터 및 블레이드와 차량(rolling stock)의 서스펜션 부분(suspension part) 같은 일부 핵심 동력 장비는 종종 피로 파손(fatigue failure) 문제에 직면한다.
산업 장비 연결의 형태 중에서, 체결구(fastener)는 대량 및 넓은 응용(application) 범위의 기본적인 구성요소 중 하나이다. 체결구는 다양한 산업에 필수적인 중점 부품(indispensable weight parts) 및 커넥터이며, 다양한 기계 장치에서 광범위하게 사용된다. 체결구의 가장 중요한 기능 중 하나는 하중 전달이지만, 체결구 파손 및 파괴가 다양한 원인으로 인해 종종 발생하여, 대형 장비의 심각한 사고를 야기하고 재산 및 인력 손실을 초래한다. 특히 커넥터로 사용되는 볼트에서, 변화하는 동적 하중(dynamic load)의 작용 하에서 피로 파괴(fatigue fracture)는 매우 발생하기 쉽고, 연결 실패를 야기한다.
도 1a는 상호 결합된 종래의 기술의 표준 볼트 및 표준 너트를 도시하는 개략도이고, 도 1b는 종래의 기술의 표준 볼트 및 표준 너트가 상호 결합된 상태의 각 나사산의 힘 분포를 도시하는 도면이다.
종래의 기술의 볼트 및 너트(20)가 다른 장비를 연결하도록 사용될 때, 볼트의 볼트 바(10) 및 너트(20)의 나사산의 결합 형태가 도 1a에 도시된다. 작동 상태에서, 볼트 바(10)는 인장 변형을 발생시키고, 압축 변형이 나사산에서 발생되고, 볼트 바의 모든 나사산에 비균질 하중 분포를 야기한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 너트(20)가 볼트 바(10)와 결합된 처음 몇 개의 나사산[예를 들어, 제1 나사산(T1), 제2 나사산(T2), 제3 나사산(T3), 제4 나사산(T4) 등]의 루트에 대한 응력은 최종 나사산에 대한 응력보다 훨씬 크다. 구체적으로, 제1 나사산(T1)상의 인장력은 대략 총 인장력의 35%이고, 제2 나사산(T2)상의 인장력은 대략 총 인장력의 25%이고, 제3 나사산(T3)상의 인장력은 대략 총 인장력의 15%이고, 즉, 처음 3개의 나사산(T1, T2 및 T3)상의 인장력은 총 인장력의 75%이고, 제6 나사산(T6)부터는 인장력이 더 작아지고 비교적 일정해진다. 통계는, 모든 부러진 볼트의 대략 65%가 너트의 지지 표면으로부터 계수된 제1 나사산(T1) 및 제2 나사산(T2)에서 피로 파괴를 발생시는 것을 추가로 보여준다.
종래의 기술에서, 볼트 연결의 피로-방지(anti-fatigue) 성능을 향상시키기 위해 많은 해결책이 제공되어 왔다. 예를 들어, 가요성 볼트(flexible bolt)를 제조하기 위해 고-강도 소재를 이용하는 해결책, 볼트 연결 장치를 형성하기 위해 가요성 볼트 및 탄성 장치를 조합하는 해결책, 또는 제어 가능한 힘 모멘트를 갖는 볼트를 형성하기 위해 스크류 캡(screw cap) 및 나사산 몸체를 조합하는 해결책이 있다. 그러나, 이러한 해결책은 일반적으로 빈번한 변동 하중을 받는 연결된 장치에 요구되는 피로-방지 성능, 인장 강도 및 피로 사용 수명을 충족할 수 없다.
본 출원의 내용은, 특정한 실시예에서 간소화된 형태로 하기에 추가로 설명된 바와 같이, 본 발명의 개념의 옵션(option)을 도입하도록 제공된다. 본 출원의 내용은 보호 대상의 핵심 특징 또는 필수 특성을 결정하는 것을 의도하지 않으며, 또한 보호 대상의 범주를 결정하는 것을 돕는 것을 의도하는 것도 아니다.
일반적인 양태에서, 본 출원에 따라 볼트가 제공되고, 이 볼트는 스크류 캡 및 볼트 바를 포함한다. 볼트 바는 위치 설정 바(positioning bar), 가요성 바(flexible bar) 및 나사부를 포함하고, 위치 설정 바는 스크류 캡의 일 단부에 연결되고, 가요성 바는 위치 설정 바 및 나사부에 연결된다. 전단-방지 스탠드(anti-shearing stand)가 가요성 바 상에 형성된다. 나사부는 표준 나사산 및 전이 나사산을 포함하고, 전이 나사산은 가요성 바와 표준 나사산 사이에 형성되고, 전이 나사산의 나사산 높이는 표준 나사산의 나사산 높이보다 작고, 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0)는 일정하게 유지된다.
각 전이 나사산은 나사산 크레스트(crest)가 부분적으로 끝을 자른 방식으로 형성된다.
전이 나사산의 나사산 높이는 표준 나사산을 향해 점진적으로 증가한다.
전이 나사산의 나사산 크레스트 선은 사선 형상 또는 만곡 형상이다.
나사산 크레스트 선은 볼트의 축에 대해 테이퍼 각도(tapered angle)를 형성하고, 테이퍼 각도의 범위는 1도 내지 10도 일 수 있다.
테이퍼 각도의 범위는 3도 내지 5도 일 수 있다.
전이 나사산은 4개 내지 5개의 나사산을 포함한다.
가요성 바의 직경은 위치 설정 바의 직경보다 작을 수 있고, 전단-방지 스탠드의 직경은 위치 설정 바의 직경과 동일 할 수 있다.
가요성 바의 직경은 볼트의 공칭 직경의 0.85배 일 수 있다.
볼트의 축 방향에서, 위치 설정 바의 길이는 20mm 일 수 있고, 전단-방지 스탠드의 길이는 8mm 내지 10mm 일 수 있다.
볼트(1)가 2개 이상의 연결편(2)을 연결할 때, 전단-방지 스탠드(123)가 연결편(2)이 접합 되는 조인트 표면(joint surface)에 위치 설정되도록 전단-방지 스탠드(123)가 배열된다.
다른 일반적인 양태에서, 본 출원에 따른 볼트 제조 방법은 위치 설정 바, 가요성 바, 가요성 바 상의 전단-방지 스탠드 및 나사부에 대응하는 블랭크(blank)의 형성, 너트 형성, 나사 전조 기술에 의한 블랭크 상의 표준 나사산 및 전이 나사산의 형성을 포함하고, 나사 전조 기술에서, 표준 나사산 및 전이 나사산 양자가 나사부의 나사산 루트 직경을 기준선으로 취함으로써 한번에 형성된다.
블랭크는 원통형 블랭크 및 가변 직경을 갖는 회전체 형상의 블랭크를 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 볼트는 나사산의 힘 분포(특히 처음 3개의 나사산의 힘 분포)를 최적화할 수 있으며, 너트의 나사산과 효과적으로 협력할 수 있다. 또한 제조 공정은 간단하고 비용은 낮다.
본 출원의 이들 및/또는 다른 양태는 도면과 함께 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해지고 이해하기 쉬워질 것이다. 도면에서,
도 1a는 상호 결합된 종래의 기술에 따른 표준 볼트 및 표준 너트의 나사산 결합을 도시하는 개략도이고,
도 1b는 종래의 기술에 다른 표준 볼트 및 표준 너트가 상호 결합될 때 모든 나사산의 힘 분포를 도시하는 도면이고,
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 볼트의 구조를 도시하는 개략도이고,
도 3a는 체결을 위해 사용중인 상태의 본 출원의 실시예에 따른 볼트를 도시하는 개략도이고,
도 3b는 도 3a의 "A" 부분을 도시하는 부분 확대도이고,
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 나사부를 도시하는 단면도이고,
도 5a는 표준 너트와 결합된 본 출원의 실시예에 따른 나사부를 도시하는 개략도이고,
도 5b는 본 출원의 실시예에 따른 나사부가 표준 너트와 결합될 때 모든 나사산의 힘 분포를 도시하는 도면이고,
도 6a는 본 출원에 따라 볼트 제조 공정에서의 볼트 구조를 도시하는 개략도이고,
도 6b는 도 6a의 "B" 부분을 도시하는 부분 확대도이고,
도 6c는 본 출원에 따른 방법에 의해 제조된 볼트를 도시하는 개략도이다.
모든 도면 및 실시예에서, 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 도면은 일정한 척도에 따라 그려지지 않을 수 있다. 명확한 설명 및 단순성을 위해, 도면내 부분의 상대적인 사이즈, 척도 및 묘사는 확대될 수 있다.
본 출원의 실시예는 본원에 상세하게 설명된다. 동일한 참조 번호는 항상 동일한 구성요소를 지칭한다. 본 출원의 실시예는 본 출원을 제한하기보다, 본 출원을 설명하기 위해 제공된다. 실제로, 기술 분야의 통상의 숙련자는 본 출원의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않고, 본 출원에서 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로 도시되거나 설명된 특성은 다른 실시예를 발생시키기 위해 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 청구항 및 이의 등가물에 의해 정의된 범주의 범위 내에 있는 변경 및 변형은 본 출원에 포함되도록 의도된다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 볼트(1)의 구조를 도시하는 개략도이고, 도 3a는 체결을 위해 사용중인 상태의 본 출원의 실시예에 따른 볼트를 도시하는 개략도이고, 도 3b는 도 3a의 "A" 부분을 도시하는 부분 확대도이고, 도 4는 본 출원의 실시예에 따른 나사부를 도시하는 단면도이고, 도 5a는 표준 너트와 결합된 본 출원의 실시예에 따른 나사부를 도시하는 개략도이고, 도 5b는 본 출원의 실시예에 따른 나사부가 표준 너트와 결합될 때 모든 나사산의 힘 분포를 도시하는 도면이다. 본 출원에 따른 볼트(1)의 구조는 도 1 내지 도 5b를 참조하여 하기에 상세하게 설명될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 볼트(1)는 스크류 캡(11) 및 볼트 바(12)를 포함한다. 볼트 바(12)는 위치 설정 바(121), 가요성 바(122) 및 나사부(124)를 포함한다. 위치 설정 바(121)는 스크류 캡(11)의 일 단부에 연결되고, 가요성 바(122)는 위치 설정 바(121) 및 나사부(124)에 각각 연결된다. 또한, 전단-방지 스탠드(123)는 가요성 바(122) 상에 형성되고, 나사부(124)는 전이 나사산(1242) 및 표준 나사산(1241)을 포함하고, 전이 나사산(1242)은 가요성 바(122)에 인접하게 배열된다.
볼트 바(12)의 각 부분의 형상 및 구조는 하기에 상세하게 설명될 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 위치 설정 바(121)의 직경(d1)은 볼트 홀(bolt hole)[볼트를 이용해 연결하도록 사용되는 연결편(2)의 구멍]의 직경(d)과 대략 동일하다. 바람직하게는, 위치 설정 바(121)의 직경(d1)은 볼트 홀의 직경(d)의 대략 0.95배 이거나, 또는 위치 설정 바(121)와 볼트 홀 사이의 간격(L1)이 0.5mm(M16 보다 큰 볼트)보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.25mm(M16 이하의 볼트)보다 작아서, 위치 설정 바(121)는 볼트 및 너트의 전체 연결 구조에 대해 더 나은 위치 설정 기능을 수행한다.
가요성 바(122)의 직경(d2)은 위치 설정 바(121)의 직경(d1)보다 작은데, 이는 동일한 응력하에서, 볼트 바의 직경이 작을수록, 전체 연결 구조가 받는 응력은 작아지고, 피로-방지 강도 성능은 더 나아지기 때문이다. 그러나, 가요성 바(122)의 직경(d2)이 작을수록, 볼트(1)의 피로-방지 강도 성능은 더 나아지지만, 가요성 바(122)의 직경(d2)이 표준 나사산의 최소 직경보다 작은 경우에[볼트의 공칭 직경(d0)(미도시)의 대략 0.85배], 가요성 바(122)의 강성이 너무 낮아서, 전체 연결 구조가 견딜 수 있는 최대 인장력의 값을 감소시킬 수 있고, 따라서 볼트(1)의 체결 성능이 열화된다. 이에 따라, 하중 계수를 감소시켜 볼트(1)가 견딜 수 있는 최대 인장력을 감소시키지 않고 볼트(1)에 더욱 균일하게 응력 부여가 되도록, 가요성 바(122)의 직경(d2)은 볼트의 공칭 직경(d0)의 대략 0.85배 일 수 있다(즉, d2=0.85d0).
또한, 불가항력에 의해 야기되는 극단적인 힘을 받을 때 볼트(1)에 의해 체결된 연결편(2)이 횡방향으로 미끄러질 수 있기 때문에, 볼트 바(12)는 연결편(2)의 조인트 표면에서 큰 전단력을 받는다. 볼트(1)가 전단력을 견딜 수 없는 경우에, 볼트 연결 구조는 손상될 수 있고, 연결편(2)의 파손을 야기한다. 그런 경우를 피하기 위해, 조인트 표면에서 볼트 바(12)의 직경은 전단-방지 용량을 향상시키기 위해 가능한 커야 한다. 이에 따라, 전단-방지 강도 성능을 보장하면서 피로-방지 용량을 향상시키기 위해, 전단-방지 스탠드(123)가 본 출원의 실시예에 따라 볼트 바(12) 상에 형성될 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 조인트 표면은 일반적으로 가요성 바(122)의 중간 위치에 대응하기 때문에, 사전결정된 길이를 갖는 전단-방지 스탠드(123)는 가요성 바(122)의 조인트 표면에 대응하는 위치[일반적으로 가요성 바(122)의 중간 위치]에 배열된다.
전단-방지 스탠드(123)의 직경이 커질수록, 전단-방지 용량 및 인장-방지 용량이 커지기 때문에, 전단-방지 스탠드(123)의 직경(d3)은 볼트의 직경(d)과 대략 동일하다. 구체적으로, 전단-방지 스탠드(123)의 직경(d3)은 볼트의 직경(d)의 0.95배로 배열될 수 있고, 전단-방지 스탠드(123)와 볼트 홀 사이의 간격(L2)은 0.5mm보다 작고(M16보다 큰 볼트), 더욱 바람직하게는 0.25mm보다 작다(M16 이하의 볼트). 볼트의 전단-방지 용량은 볼트의 전단-방지 면적에 볼트의 전단-방지 강도를 곱한 것과 동일하고, 이에 따라, 볼트(1)의 비교적 양호한 피로-방지 성능 보장하는 것을 전제하에 전단-방지 스탠드(123)의 길이는 8mm 내지 10mm 사이로 설정된다. 이와 같이, 가요성 바(122) 및 가요성 바(122)상에 형성된 전단-방지 스탠드(123)의 배열에 의해, 본 출원에 따른 볼트(1)의 피로-방지 성능, 전단-방지 용량 및 인장-방지 용량이 향상될 수 있다.
또한, 외부 응력을 받을 때 볼트 바(12)가 응력 집중 현상을 발생시키는 것을 방지하기 위해, 위치 설정 바(121)와 가요성 바(122) 사이의 라운딩된 코너(rounded corner)(R25)와 같은 라운딩된 코너를 적용함에 따라 매끄러운 전이가 실현될 수 있고, 예를 들어, 매끄러운 전이는 전단-방지 스탠드와 가요성 바(122) 사이에 라운딩된 코너(R10, R20 또는 R40)를 적용함으로써 실현될 수 있다.
결합 동안 나사산에 의해 요구되는 유효 결합 길이를 보장하고, 모든 나사산이 균일한 힘을 받게 함으로써, 처음 몇 개 나사산(특히, 제1 나사산)이 너무 큰 인장력을 받는 것으로 인해 피로 파괴가 발생하기 쉬워지는 종래의 기술의 현상의 발생을 감소시키기 위해, 본 출원의 실시예에 따른 나사부(124)는 표준 나사산(1241) 및 전이 나사산(1242)을 포함하고(구체적으로 도 4 참조) 전이 나사산은 도 3b에 도시된 바와 같이, 나사산 크레스트가 부분적으로 끝이 잘린 방식으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 표준 나사산(1241)은 전이 나사산(1242)(도 2에 도시된 바와 같이)과 같이 동일한 나사산 루트 직경(ds)을 갖고, 전이 나사산(1242)의 높이(H)는 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0)보다 작다. 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0)는 일정하게 유지되고, 즉, 표준 나사산의 각 나사산은 동일한 높이를 갖는다.
전이 나사산(1242)은 바람직하게는 나사부(124)의 처음 4개 내지 5개의 나사산(즉, 스크류 캡에 가까운 4개 내지 5개의 나사산)이고, 표준 나사산(1241)을 향해 점진적으로 증가하는 경사각을 갖는 나사산 높이(H)를 갖는다. 그러한 상황하에서, 전이 나사산(1242)의 나사산 크레스트 선(S)은 볼트(1)의 축(O)에 대해 사선 형상 또는 만곡 형상 일수 있다. 예를 들어, 나사산 크레스트 선(S)은 2차 로그 함수 곡선, 포물선 곡선, 또는 이항 곡선 등의 형상을 가질 수 있다. 여기서, 나사산 크레스트 선(S)은 전이 나사산(1242)의 단면의 모든 나사산의 크레스트를 연결함으로써 형성된 가상 측면(S)을 지칭한다(즉 도 4에서 도시된 섹션). 나사산 크레스트 선(S)이 곡선인 경우에, 나사산 크레스트 선(S)은 볼트(1)의 축(O)에 대해 테이퍼 각도(1243)를 형성하고, 테이퍼 각도(1243)는 나사산 크레스트 선(S) 및 축(O)의 양 종점을 연결함으로써 형성된 직선 사이에 포함된 각도를 지칭한다. 테이퍼 각도(1243)의 사이즈는 볼트(1)의 인장력의 증가에 따라 증가될 수 있어, 볼트의 힘이 보다 잘 분포될 수 있고, 테이퍼 각도(1243)는 필요에 따라 1도 내지 10도의 범위내로 설계될 수 있다. 바람직하게는, 테이퍼 각도(1243)는 3도 내지 5도 이도록 설계된다. 예를 들어, 볼트의 사전-조임력(pre-tightening force)이 항복 축방향 힘(yield axial force)의 75%인 경우에, 테이퍼 각도(1243)는 최적으로 3도이다.
또한, 나사부(124)의 길이는 바람직하게는 볼트의 공칭 직경의 2배 내지 3배(즉, 2d0 내지 3d0)이다. 이런 경우에, 첫번째로, 표준 나사산을 갖는 너트(4)와 결합된 본 출원에 따른 나사부(124)가 힘을 받을 때, 전이 나사산(1242)의 나사산 높이(H)가 표준 나사산(1241)의 나사산 높이보다 작기 때문에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 전이 나사산(1242)의 접촉 면적(Fw)은 표준 나사산(1241)의 접촉 면적(Fw0)보다 작다. 이에 따라, 표준 나사산을 갖는 너트(4)와 결합된 본 출원에 따른 나사부(124)가 힘을 받을 때, 전이 나사산(1242)이 받는 인장력은 감소될 수 있고, 나사부(124)가 인장력을 받을 때, 나사부(124)의 처음 몇 개의 나사산이 본래 받는 인장력은 부분적으로 최종 몇몇 나사산에 전달될 수 있어서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 전체 나사부(124)의 힘은 균일하게 될 수 있고, 한편으로는 응력 집중 계수가 줄어든다. 이에 따라, 본 출원에 따른 나사부(124)는 너무 큰 인장력을 받는 처음 3개의 나사산(특히 제1 나사산)으로 인해 피로 파괴의 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지하여, 볼트의 사용 수명을 효과적으로 개선한다.
또한, 본 출원에 따른 나사부(124)는 너트의 나사산과 효과적으로 협력할 뿐만 아니라, 베이스 바디(base body)의 블라인드 홀(blind hole)의 나사산과도 또한 효과적으로 협력할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 체결구로 사용될 때, 본 출원에 따른 볼트(1) 및 표준 너트(4)는 연결편(2)과 함께 조합 구조를 형성한다. 가스켓(3)은 스크류 캡(11)과 연결편(2) 사이에, 그리고 너트(4)와 연결편(2) 사이에 각각 배열되어, 너트에 의한 손상으로부터 각 연결편(2)의 표면을 보호하고, 연결편(2)을 향한 표준 너트(4)의 압력을 분산시킨다.
도 6a는 본 출원에 따른 볼트(1)의 제조 공정에서 볼트 구조를 도시하는 개략도이고, 도 6b는 도 6a의 "B" 부분을 도시하는 부분 확대도이고, 도 6c는 본 출원에 따른 방법에 의해 제조된 볼트를 도시하는 개략도이다. 본 출원에 따른 볼트(1)의 제조 방법은 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 하기에 상세하게 설명된다.
본 출원에 따른 볼트(1)를 제조할 때, 첫번째로, 위치 설정 바(121), 가요성 바(122) 및 전단-방지 스탠드(123)는 볼트 바(12)의 각 부분의 길이 및 형상에 따른 선삭 기술(turning technology)에 의해 제조되고, 도 6a에 도시된 바와 같이 나사부(124)의 블랭크(5)가 제조된다. 또한, 스크류 캡(11)을 형성하도록 사용되는 스크류 캡 부분(screw cap portion) 또한 선삭 기술에 의해 제조될 수 있다. 도 6b를 참조하면, 나사부(124)의 블랭크(5)는 표준 나사산(1241)의 블랭크(51) 및 전이 나사산(1242)의 블랭크(52)를 포함한다. 구체적으로, 블랭크(52)의 형상은 형성될 전이 나사산(1242)의 형상을 따라 제조될 수 있다. 이에 따라, 블랭크(52)는 가변 직경을 갖는 회전체 형상이다. 구체적으로, 블랭크(52)의 형상은 형성될 나사산 크레스트 선(S)의 형상과 일치한다.
그 후에, 도 6a에 도시된 바와 같이, 스크류 캡(6각형 헤드 같은)(11)은 단조 기술에 의한 스크류 캡 부분에 의해 형성된다. 위치 설정 바(121)는 단조 기술 동안 상대적으로 큰 굽힘 모멘트 저항 용량을 갖도록 요구되기 때문에, 위치 설정 바(121)의 길이는 적어도 20mm여야 하고, 바람직하게는 본 출원에 따라 20mm여야 한다.
이어서, 열처리 후 블랭크(5)에 나사 전조 기술을 적용함으로써 나사부(124)의 나사산 루트 직경(ds)을 기준선으로서 취하는 나사 전조 기술이 수행되고, 따라서, 도 6c에 도시된 바와 같이 본 출원의 실시예에 따른 나사부(124)를 형성한다. 또한, 본 출원에 있어서, 본 출원에 따른 나사부(124)는 표준 나사산(1241)을 형성하는 원통형 다이 롤(die roll)을 사용하는 것만으로 한번에 완성될 수 있고, 나사 전조 기술 후에 더이상 나사부(124)에 어떠한 공정도 수행할 필요가 없고, 이에 따라 제조된 볼트(1)는 매끄러운 금속 유선형을 유지할 수 있다. 따라서, 본 출원에 따른 제조 공정은 간단하고 비용이 적게 든다.
상술된 바와 같이, 종래의 기술의 볼트 제조 공정과 비교하면, 본 출원에 따른 볼트 제조 방법은 테이퍼 나사산(tapered thread) 기계 가공시 어려움의 문제를 해결하고, 작업 절차를 증가시키지 않으며 매끄러운 금속 유선형 및 표면 압축 응력 상태를 보장할 수 있고, 또한 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 출원에 따른 나사부(124)는 각 나사산의 힘 분포를 더욱 균일하게 만들 수 있어서, 나사산 결합동안의 너무 큰 인장력을 받는 처음 3개의 나사산(특히 제1 나사산)으로 인한 피로 파괴의 현상의 발생을 효과적으로 방지하여, 볼트의 서비스 신뢰성을 개선하고 전이 나사산의 기계 가공 어려움 및 기계 가공 비용을 감소시킨다.
몇몇 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 숙련자는 청구항 및 이의 등가물에 의해 정의된 본 출원의 원리 및 사상으로부터 벗어나지 않고 이들 실시예에 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (13)

  1. 볼트이며, 스크류 캡(11) 및 볼트 바(12)를 포함하고, 볼트 바(12)는 위치 설정 바(121), 가요성 바(122) 및 나사부(124)를 포함하고, 위치 설정 바(121)는 스크류 캡(11)의 일 단부와 연결되고, 가요성 바(122)는 위치 설정 바(121) 및 나사부(124)에 각각 연결되고,
    전단-방지 스탠드(123)는 가요성 바(122) 상에 형성되고,
    나사부(124)는 표준 나사산(1241) 및 전이 나사산(1242)을 포함하고, 전이 나사산(1242)은 가요성 바(122)와 표준 나사산(1241) 사이에 형성되고, 전이 나사산(1242)의 나사산 높이(H)는 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0) 보다 작고, 표준 나사산(1241)의 나사산 높이(H0)는 일정하게 유지되는, 볼트.
  2. 제1항에 있어서, 각 전이 나사산은 나사산 크레스트가 부분적으로 끝을 자른 방식으로 형성되는, 볼트.
  3. 제2항에 있어서, 전이 나사산(1242)의 나사산 높이(H)는 표준 나사산(1241)을 향해 점진적으로 증가하는, 볼트.
  4. 제3항에 있어서, 전이 나사산(1242)의 나사산 크레스트 선(S)은 사선 형상 또는 만곡 형상인, 볼트.
  5. 제4항에 있어서,
    나사산 크레스트 선(S)은 볼트(1)의 축(O)에 대해 테이퍼 각도(1243)를 형성하고,
    테이퍼 각도(1243)의 범위는 1도 내지 10도인, 볼트.
  6. 제5항에 있어서, 테이퍼 각도(1243)의 범위는 3도 내지 5도인, 볼트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전이 나사산(1242)은 스크류 캡(11)에 가까운 4개 내지 5개의 나사산을 포함하는, 볼트.
  8. 제1항에 있어서,
    가요성 바(122)의 직경(d2)은 위치 설정 바(121)의 직경(d1)보다 작고,
    전단-방지 스탠드(123)의 직경(d3)은 위치 설정 바(121)의 직경(d1)과 동일한, 볼트.
  9. 제8항에 있어서, 가요성 바(122)의 직경(d2)은 볼트의 공칭 직경(d0)의 0.85배인, 볼트.
  10. 제9항에 있어서, 볼트의 축방향에서, 위치 설정 바(121)의 길이는 20mm이고, 전단-방지 스탠드(123)의 길이는 8mm 내지 10mm인, 볼트.
  11. 제1항 내지 제6항 및 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 연결편(2)이 볼트(1)에 의해 연결될 때, 전단-방지 스탠드(123)가 연결편(2)이 접합되는 조인트 표면에 위치 설정 되도록 전단-방지 스탠드가 배열되는, 볼트.
  12. 제1항에 따른 볼트를 제조하는 방법이며,
    위치 설정 바(121), 가요성 바(122), 가요성 바(122) 상의 전단-방지 스탠드(123) 및 나사부(124)에 대응하는 블랭크(5)를 형성하는 단계,
    스크류 캡(11)을 형성하는 단계,
    나사 전조 기술에 의해 블랭크(5) 상에 표준 나사산(1241) 및 전이 나사산(1242)을 형성하는 단계를 포함하고,
    나사 전조 기술에서, 표준 나사산(1241) 및 전이 나사산(1242) 양자가 나사부(124)의 나사산 루트 직경(ds)을 기준선으로 취함으로써 한번에 형성되는, 볼트 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 블랭크(5)는 원통형 블랭크(51) 및 가변 직경을 갖는 회전체 형상의 블랭크(52)를 포함하는, 볼트 제조 방법.
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