KR102421916B1 - 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트에 관한 것으로서, 특히 편심력 발생부를 갖는 너트 몸체의 상부에 단위 절취부로 이루어진 프리베일링 토크 레스부가 구비되도록 함으로써, 너트의 탄성력을 향상시키는 가운데 볼트에 완전 체결시 발생하는 소재의 편심과 반발력을 이용하여 너트의 바닥뿐만 아니라 상단에도 나사산의 체결력이 고르게 전달될 수 있도록 하는 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트에 관한 것이다.

Description

프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트{ANTI-LOOSENING NUT WITHOUT PREVAILING TORQUE}

본 발명은 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트에 관한 것으로서 특히, 편심력 발생부를 갖는 너트 몸체의 상부에 단위 절취부로 이루어진 프리베일링 토크 레스부가 구비되도록 함으로써, 너트의 탄성력을 향상시키는 가운데 볼트에 완전 체결시 발생하는 소재의 편심과 반발력을 이용하여 너트의 바닥뿐만 아니라 상단에도 나사산의 체결력이 고르게 전달될 수 있는 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트에 관한 것이다.

일반적으로 각종 구조물을 조립하는 기초부품으로 결합과 해체가 용이한 파스너인 볼트와 너트가 사용되고 있다.

구조물을 결합시키기 위해 노출된 볼트에 결합된 너트는 진동력이 작용하게 될 경우, 암수나사의 공차에 의해 조금씩 풀려 대형 사고로 이어질 위험이 있어 자동 조임형, 다중 너트형, 스프링 삽입형, 이중 너트형 및 플랜지형 등 다양한 풀림방지 너트가 개발되고 있다.

하지만, 종래의 기술들은 풀림을 방지하기위해 임의로 구조적인 변화를 통해 프리베일링 토크(Prevailing torque, 나사의 체결 및 분해 시 나사산에서만 발생하는 회전 토크)를 만들어 내기 때문에 작업효율이 감소하고 지속적인 마찰력에 의해 나사산 표면이 들러붙는 고착현상(Galling effect)이 발생되는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위해 공개특허공보 제10-2019-0113170호 (2019.10.08.)의 풀림방지 너트가 제안되었고, 제안된 풀림방지 너트는 스프링이 설치되는 스프링룸의 내부에 볼트가 소정의 임계값 이상의 회전력에 의해 풀려질 때, 스프링의 하단부가 걸려 지지되도록 하는 스토퍼 및 스토퍼의 반대편에 형성되어 스프링의 저면을 지지하는 서포터를 포함하여 풀림을 방지할 수 있도록 하였으나, 이 과정에서 상단 바디를 지지하는 앵커가 소성변형(plastic deformation) 됨으로써 스프링이 이완되어 풀리기 때문에 재사용이 불가능한 문제가 있었다.

한편, 너트의 내부에 특수 구조물이 삽입된 나일론 너트, 스프링 삽입형 너트 및 자석 삽입형 너트 등은 다수의 부품을 조립하는 방식으로 복잡한 생산 공정으로 인하여 생산성이 낮아지는 가운데 가격이 높아지는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2019-0113170호(2019.10.08.)

본 발명은 너트 하단 일부 나사산에 체결력이 집중되는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 암수나사의 공차를 제어하는 방법으로 부속품을 추가하거나 압착 변형시키지 않음으로써, 프리베일링 토크 없이 우수한 성능이 제공되도록 하는 가운데 체결이 일반 너트와 동일한 방식으로 가능하면서 단순한 제조과정을 통해 저렴하고 우수한 성능을 지닌 풀림방지 너트가 제공되도록 하고, 체결시 너트에 가해지는 체결 에너지를 너트 상단부의 단위 절취홈부 탄성에 의해 운동 에너지로 변환시켜 스트레스를 저감할 수 있으며, 그 결과 볼트와 풀림방지 너트의 수명이 연장되는 가운데 재사용이 용이한 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

암나사부(110)를 가지며, 상기 암나사부(110)의 하부에 편심력 발생부(120)를 갖도록 구비된 너트 몸체(100); 및

상기 너트 몸체(100)의 상부에 구비된 프리베일링 토크 레스부(200)가 포함됨으로써, 풀림방지 너트의 작업 효율과 가공 생산성이 향상되도록 하고, 프리베일링 토크 없이 완전 체결하는 과정에서 너트 전반으로 힘을 분산시킬 수 있도록 구성된다.

따라서, 본 발명은 편심력 발생부를 갖는 너트 몸체의 상부에 단위 절취부로 이루어진 프리베일링 토크 레스부가 구비되도록 함으로써, 일반 너트와 동일한 방식으로 체결과 해제가 가능한 효과를 갖는다.

또한, 구조를 간단하게 하여 생산성을 높이는 가운데 가격을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 이를 통해 작업이 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 일반 너트에 추가 가공을 통해 단일 소재로 쉽게 제작이 가능한 가운데 보관이 용이하며, 일반적인 토크렌치로 체결과 해제 가능한 효과를 갖는다.

또한, 이를 통해 작업과정에서 볼트와 너트의 나사산에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 체결시 너트에 가해지는 체결 에너지를 너트 상단부의 단위 절취홈부 탄성에 의해 운동 에너지로 변환되도록 함으로써, 스트레스가 감소될 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 이를 통해 볼트와 풀림방지 너트의 수명이 연장되는 가운데 재사용이 용이한 효과를 갖는다.

도1은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 정면도.
도3은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 종단면도.
도4는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 하부측 일부가 고정체에 점접촉된 상태를 도시한 종단면도.
도5는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 하부측 전체면이 고정체에 면접촉된 상태를 도시한 종단면도.
도6은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 실시제품이 볼트의 선단부에 결합된 상태를 도시한 예시도.
도7은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 실시제품이 볼트의 후단부에 결합된 상태를 도시한 예시도.

이하, 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있으며, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

우선, 본 발명은 너트 몸체(100) 및 프리베일링 토크 레스부(200) 중 어느 하나의 구성을 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다.

도1 내지 도3을 참조하면,

도1은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 정면도이고, 도3은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트를 도시한 종단면도이다.

일 실시예에 따른 본 발명은

프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트는 너트 몸체(100) 및 프리베일링 토크 레스부(200)가 포함되도록 구비된 것으로, 상기 너트 몸체(100)는 암나사부(110)를 가지며, 상기 암나사부(110)의 하부에 편심력 발생부(120)를 갖도록 구비되어 있다.

상기 너트 몸체(100)는 체결이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 방안으로 다각 형태를 갖도록 구비되어 있고, 이러한 다각형태는 육각형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 암나사부(110)는 3~5개의 암나사 산부(111)가 포함되도록 하는 것이 바람직하며, 이는 볼트에 체결되는 과정에서 충분한 지지력 내지는 저항력이 확보되도록 하기 위함이다.

상기 편심력 발생부(120)는 풀림방지의 성능을 향상시키기 위한 것으로, 너트 몸체(100)의 전방 하부에서 후방 상부를 향하여 높아지는 상향 경사각(α)을 갖도록 구비되어 있다.

이는 밑변 기울기 각도가 커질수록 완전 체결시 편심이 강하게 작용하기 때문에 풀림방지 성능은 향상되지만 밑면 각도가 커질수록 볼트와 조립되는 과정에서 면접을 이루기가 어려워짐으로써, 이러한 상기 상향 경사각(α)은 0.4~5.5°가 포함되도록 하는 것이 바람직하며, 상향 경사각(α)은 0.5~5°가 포함되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 상향 경사각(α)이 0.4 미만일 경우, 편심력이 약해 역방향으로 풀리는 원인으로 작용하였고, 상향 경사각(α)은 5.5° 이상일 경우, 편심력이 강해 체결이 어렵게 되는 원인으로 작용하게 된다.

상기 프리베일링 토크 레스부(200)는 상기 너트 몸체(100)의 상부에 구비된 것으로, 너트 몸체(100)에 구비된 암나사부(110)의 축방향에 대하여 교차되는 방향을 갖는 단위 절취홈부(210)가 포함되도록 구비되어 있다.

상기 단위 절취홈부(210)는 하부 절취홈(210a), 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)이 포함되도록 구비된 것으로, 상기 하부 절취홈(210a)은 너트 몸체(100)의 상단과 프리베일링 토크 레스부(200)가 만나는 부분인 전방에서 후방을 향하여 절취되도록 구비되어 있고, 상기 중간 절취홈(210b)은 하부 절취홈(210a)으로부터 상부를 향하여 일정 높이로 이격된 부분에 후방에서 전방을 향하여 절취되도록 구비되어 있고, 상기 상부 절취홈(210c)은 중간 절취홈(210b)으로부터 상부를 향하여 일정 높이로 이격된 부분에 전방에서 후방을 향하여 절취되도록 구비되어 있다.

상기 하부 절취홈(210a)과 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)의 폭(P')은 너트 몸체(100)에 구비된 암나사산부(111)의 피치(P)보다 작은 폭(P')를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 체결 과정에서 나사산의 영향을 적게 받을 수 있도록 하기 위함이다.

상기 하부 절취홈(210a)과 중간 절취홈(210b)의 상부로 위치되는 암나사부(110)는 전후방에만 암나사산부(111)가 구비되는 가운데 좌우측방에는 암나사산부가 삭제된 암나사산 레스부(111')가 구비되어 있다. 이러한 암나사산 레스부(111')에 의하여 간섭이 발생되지 않음에 따라 상기 하부 절취홈(210a)과 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)의 폭(P')이 벌어지거나 좁혀질 수 있게 된다.

한편, 이러한 상기 프리베일링 토크 레스부(200)는 외부가 원 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 현장에서 체결 또는 해제를 위해 작업 도구로 상부만을 잡고 회전함으로써 발생할 수 있는 프리베일링 토크 레스부(200)의 파손을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

도4를 참조하면,

도4는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 하부측 일부가 고정체에 점접촉된 상태를 도시한 종단면도이다.

본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트는 도4에 도시된 바와 같이, 피고정체(A), (B)를 하부에서 상부를 향하여 관통하여 노출된 볼트 몸체(400)의 숫나사산부(410)에 체결되는 과정에서는 프리베일링 토크가 없음으로써, 확대 도시된 부분으로 위치된 숫나사산부(410)와 너트 몸체(100)의 암나사산부(111)사이의 간격이 일정하게 유지되어 체결이 용이하게 이루어질 수 있게 된다. 이때, 너트 몸체(100)의 하부로 구비된 편심력 발생부(120)의 끝단이 피고정체(A)에 점접촉될 때까지 체결된다.

도5를 참조하면,

도5는 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 하부측 전체면이 고정체에 면접촉된 상태를 도시한 종단면도이다.

본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트는 너트 몸체(100)의 하부로 구비된 편심력 발생부(120)의 끝단이 피고정체(A)에 닿은 상태에서 더 회전시킬 경우, 너트 몸체(100)의 하부에 구비된 편심력 발생부(120)가 피고정체(A)에 면접촉이 이루어지는 과정에서 암나사산부(111)가 한방향으로 밀착되는 편심력이 발생하게 된다.

발생된 편심력은 프리베일링 토크 레스부(200)로 전달되는 과정에서 단위 절취홈부(210)를 구비하는 하부 절취홈(210a), 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)으로 전달된다.

이러한 과정에서 편심력에 의하여 너트 몸체(100)의 내부에 구비된 암나사산부(111)는 도면상 좌측에 원형으로 확대 도시된 바와 같이, 숫나사산부(410)의 상부에 암나사산부(111)의 하부측이 걸쳐진 형태를 가지며, 우측에 원형으로 확대 도시된 바와 같이, 숫나사산부(410)의 하부가 암나사산부(111)의 상부측에 걸쳐지게 맞닿은 형태로 결합되어 지거나 숫나사산부(410)의 상부에 암나사산부(111)의 하부가 걸쳐지게 맞닿은 형태를 가지게 된다.

이와 동시에 하부 절취홈(210a)은 좁아지는 형태를 가지게 됨에 따라 상부로 위치된 부분의 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)에 걸쳐지는 형태를 가지며, 이어 중간 절취홈(210b)역시 좁아지는 형태를 가지게 됨에 따라 상부로 위치된 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)에 걸쳐지는 형태로 결합된 상태가 유지된다.

한편, 상부 절취홈(210c)은 반대로 확장되는 형태를 가지게 됨에 따라 하부로 위치된 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)의 하부에 걸쳐지는 형태를 갖도록 결합된 상태가 유지됨에 따라 역방향으로 풀리는 것을 방지할 수 있게 된다.

도6 및 도7을 참조하면,

도6은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 실시제품이 볼트의 선단부에 결합된 상태를 도시한 예시도이고, 도7은 본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트의 실시제품이 볼트의 후단부에 결합된 상태를 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트는 도6에 도시된 바와 같이, 너트 몸체(100)의 하부로 구비된 편심력 발생부(120)의 끝단이 피고정체(A)에 닿지 않은 상태에서는 편심력이 발생되지 않음에 따라 단위 절취홈부(210)를 구비하는 하부 절취홈(210a), 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)에 변형 없이 용이하게 체결이 이루어지게 된다.

이후 도7에 도시된 바와 같이, 너트 몸체(100)의 하부로 구비된 편심력 발생부(120)가 피고정체(A)에 닿은 상태에서는 편심력에 의하여 단위 절취홈부(210)를 구비하는 하부 절취홈(210a), 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)에 상기한 바와 같이 변형됨에 따라 역방향으로 풀리게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 바를 바탕으로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.

100:너트 몸체 110:암나사부
111:암나사 산부 111':암나사산 레스부
120:편심력 발생부 200:프리베일링 토크 레스부
210:단위 절취홈부 210a:하부 절취홈
210b:중간 절취홈 210c:상부 절취홈

Claims (5)

1. 너트 몸체(100)의 하부에 구비된 편심력 발생부(120)의 끝단이 피고정체(A)에 닿은 상태에서 더 회전시킬 경우, 너트 몸체(100)의 하부에 구비된 편심력 발생부(120)가 피고정체(A)에 면접촉이 이루어지는 과정에서 편심력이 발생되도록 너트 몸체(100)의 전방 하부에서 후방 상부를 향하여 높아지는 상향 경사각을 갖는 편심력 발생부(120)를 구비한 다각형태의 너트 몸체(100); 및
   상기 너트 몸체(100)의 상부에 암나사부(110)의 축방향에 대하여 교차되는 방향을 갖는 단위 절취홈부(210)가 구비된 원형의 프리베일링 토크 레스부(200)가 포함되고,
   상기 단위 절취홈부(210)는 너트 몸체(100)에 구비된 암나사산부(111)의 피치(P)보다 작은 폭(P')을 갖는 하부 절취홈(210a), 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)을 구비하고,
   상기 하부 절취홈(210a)은 너트 몸체(100)의 상단과 프리베일링 토크 레스부(200)가 만나는 부분인 전방에서 후방을 향하여 절취되도록 하며, 상기 중간 절취홈(210b)은 하부 절취홈(210a)으로부터 상부를 향하여 일정 높이로 이격된 부분에 후방에서 전방을 향하여 절취되도록 하고, 상기 상부 절취홈(210c)은 중간 절취홈(210b)으로부터 상부를 향하여 일정 높이로 이격된 부분에 전방에서 후방을 향하여 절취되도록 구비하며,
   상기 하부 절취홈(201a)과 중간 절취홈(210b)의 상부로 위치되는 암나사부(110)는 전후방에만 암나사산부(111)가 구비되는 가운데 좌우측방에는 암나사산부(111)가 삭제된 암나사산 레스부(111')가 구비되어, 너트 몸체(100)의 하부로 구비된 편심력 발생부(120)의 끝단이 피고정체(A)에 닿은 상태에서 더 회전시킬 경우, 너트 몸체(100)의 하부에 구비된 편심력 발생부(120)가 피고정체(A)에 면접촉이 이루어지는 과정에서 암나사산부(111)가 한 방향으로 밀착되는 편심력이 발생되고, 암나사산 레스부(111')에 의하여 간섭이 발생되지 않음에 따라 하부 절취홈(210a)은 좁아지는 형태를 가지게 되어 상부로 위치된 부분의 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)에 걸쳐지는 형태를 가지며, 중간 절취홈(210b) 역시 좁아지는 형태를 가지게 되어 상부로 위치된 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)에 걸쳐지는 형태로 결합된 상태가 유지되고, 상부 절취홈(210c)은 반대로 확장되는 형태를 가지게 되어 하부로 위치된 암나사산부(111)가 숫나사산부(410)의 하부에 걸쳐지는 형태를 갖도록 결합됨으로 상기 하부 절취홈(210a)과 중간 절취홈(210b) 및 상부 절취홈(210c)의 폭(P')이 벌어지거나 좁혀질 수 있게 변형되어져 역방향으로 풀림이 방지되는 것을 특징으로 하는 프리베일링 토크가 없는 풀림방지 너트.
   
   
   
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