WO2015178515A1

WO2015178515A1 - 볼트 풀림방지용 와셔

Info

Publication number: WO2015178515A1
Application number: PCT/KR2014/004475
Authority: WO
Inventors: 김석원; 신한철; 김민성
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비; 김석원; 신한철; 김민성
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-11-26

Abstract

본 발명은 볼트 풀림방지용 와셔에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 격렬한 진동이 발생되는 상황 하에서도 고정 대상물로부터 볼트가 풀리는 현상을 방지할 수 있는 볼트 풀림방지용 와셔에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 와셔 몸체; 상기 와셔 몸체에 형성되고, 볼트가 상기 와셔 몸체를 관통하는 통로를 제공하는 볼트 관통홀; 및 상기 볼트와 결합되는 고정 대상물과 접하는 상기 와셔 몸체의 일면으로부터 내측 방향으로 형성되고, 상기 볼트 관통홀을 바닥면의 중심으로 하는 다각 기둥을 이루는 와셔 구속 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔를 제공한다.

Description

볼트 풀림방지용 와셔

본 발명은 볼트 풀림방지용 와셔에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 격렬한 진동이 발생되는 상황 하에서도 고정 대상물로부터 볼트가 풀리는 현상을 방지할 수 있는 볼트 풀림방지용 와셔에 관한 것이다.

일반적으로, 와셔(washer)는 각종 판재나 부품 등과 같은 고정 대상물과 볼트 사이에 배치되어, 고정 대상물로부터 볼트의 풀림을 방지할 목적, 즉, 볼트 체결 구조를 공고히 하는 나사류 파스너(fastener)의 일종이다.

도 8은 종래 기술에 따른 와셔를 나타낸 사시도 및 단면도로, 종래의 와셔(10)는 상측과 하측 형상이 동일한 원반형의 몸체(11) 및 이의 중앙에 볼트가 관통되도록 형성되어 있는 볼트 관통홀(12)로 이루어진다. 이에 따라, 벽체나 외장 후드, 프레임 등과 같은 고정체에 고정 대상물을 볼트로 체결하고자 할 경우, 와셔(10)는 고정 대상물과 볼트 사이에 개재되어, 볼트의 체결력을 강화시켜 볼트의 풀림을 방지함과 동시에 볼트에 의해 가압되는 고정 대상물의 체결부위가 마모되는 현상을 최소화하는 역할을 한다.

하지만, 격렬한 진동이 발생되는 상황, 예컨대, 굴삭기와 같은 건설중장비에 고정 대상물이 와셔(10)를 매개로 볼트 체결된 경우, 볼트의 체결력에 의해 발생되는 볼트 머리부의 작용면압이 와셔(10)와 고정 대상물 사이의 마찰력보다 더 크게 되면, 와셔(10)와 고정 대상물 사이에는 고정 대상물에 형성되어 있는 볼트 체결홀과 볼트 몸체부 사이의 간격에 대항하는 상대적인 슬립(slip) 이동이 발생하게 된다.

이와 같이 와셔(10)와 고정 대상물 사이에 발생하는 상대적인 슬립 이동은 와셔(10)로 하여금 볼트에 힘을 가하게 함으로써, 볼트 풀림 현상을 유발할 뿐만 아니라, 나사산이 형성되어 있는 볼트 몸체부에 의해 고정 대상물의 볼트 체결홀 내벽에 충격이 가해져, 볼트 체결홀을 손상시키게 된다. 이와 같이, 볼트 체결홀이 손상되면, 고정 대상물과 볼트 간의 체결력 저하 또는 해제가 야기되어, 결국에는 고정 대상물이 고정체로부터 이탈되는데, 이는, 안전사고로 이어질 가능성이 크다.

한편, 플라스틱 제품은 제조 시 형상 제어가 용이한 장점이 있다. 이에 따라, 플라스틱 재질로 이루어진 고정 대상물 대부분은 완전 평면이 아닌 국부적인 평면을 이루는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 볼트 체결 시 고정 대상물의 체결부위와 와셔(10)가 완전한 접촉을 이루지 못하는 경우가 발생하게 된다. 이 상태에서, 격렬한 진동이 발생되면, 볼트 풀림 현상은 고정 대상물이 금속 재질로 이루어진 경우보다 더욱 쉽게 혹은 빈번히 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 격렬한 진동이 발생되는 상황 하에서도 고정 대상물로부터 볼트가 풀리는 현상을 방지할 수 있는 볼트 풀림방지용 와셔를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 와셔 몸체; 상기 와셔 몸체에 형성되고, 볼트가 상기 와셔 몸체를 관통하는 통로를 제공하는 볼트 관통홀; 및 상기 볼트와 결합되는 고정 대상물과 접하는 상기 와셔 몸체의 일면으로부터 내측 방향으로 형성되고, 상기 볼트 관통홀을 바닥면의 중심으로 하는 다각 기둥을 이루는 와셔 구속 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔를 제공한다.

여기서, 상기 고정 대상물은 탄성 변형 가능한 재질일 수 있다.

이때, 상기 고정 대상물은 플라스틱 재질일 수 있다.

또한, 상기 고정 대상물의 일 부분은 상기 볼트가 결합되는 경우, 가해지는 면압으로 인해 탄성 변형되어 상기 와셔 구속 홈에 채워질 수 있다.

그리고 상기 와셔 구속 홈은 상기 볼트 관통홀을 바닥면의 중심으로 하는 육각 기둥을 이룰 수 있다.

게다가, 상기 볼트 관통홀은 상기 와셔 몸체의 일면으로부터 상기 와셔 구속 홈의 바닥면까지의 직선 거리보다 상대적으로 길게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄성 변형 가능한 플라스틱 재질의 고정 대상물과 접하는 와셔 몸체의 일면에, 평면을 기준으로, 볼트가 관통되는 볼트 관통홀을 중심으로 하는 다각형을 이루는 와셔 구속 홈이 형성됨으로써, 고정 대상물과 볼트와의 체결 시 볼트로부터 발생되는 토크(torque)에 의해 고정 대상물에 가해지는 면압으로 인해, 고정 대상물의 일 부분이 탄성 변형되어 와셔 구속 홈에 채워지게 되고, 이를 통해, 많은 혹은 격렬한 진동이 발생되는 상황 하에서도 탄성 변형되어 와셔 구속 홈에 채워져 있는 고정 대상물의 일 부분이 와셔의 움직임을 구속하여, 결국, 고정 대상물로부터 볼트가 풀리는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고정 대상물에 형성되어 있는 볼트 체결홀의 손상이 방지되어, 고정 대상물과 볼트 간의 체결력을 공고히 그리고 지속적으로 유지시킬 수 있고, 이를 통해, 체결력 저하 혹은 해제로 볼트가 완전히 풀려, 고정 대상물이 벽체 등과 같은 고정된 위치로부터 이탈되어 인명피해를 발생시키는 안전 사고를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔를 나타낸 정면 사시도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔를 나타낸 배면 사시도.

도 3은 도 1의 A-A선을 따라 자른 단면도.

도 4 및 도 5는 볼트 결합 시 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와서에 의해 고정 대상물이 변형되는 모습을 나타낸 도면.

도 6은 고정 대상물의 변형 전, 후를 나타낸 도면.

도 7은 고정 대상물의 변형 후 모습을 나타낸 도면.

도 8은 종래 기술에 따른 와셔를 나타낸 사시도 및 단면도.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔에 대해 상세히 설명한다.

아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔(100)는 각종 판재나 부품 등과 같은 고정 대상물(도 4의 300)을 벽체나 외장 후드, 프레임 등과 같은 고정체(도 4의 400)에 고정하기 위해, 이들을 볼트(도 4의 200)로 체결하는 경우, 고정 대상물(도 4의 300)과 볼트(도 4의 200) 사이에 개재되어, 고정 대상물(도 4의 300)로부터 볼트(도 4의 200)가 풀리는 현상을 방지하는 역할, 즉, 볼트 결합 구조를 공고히 하는 역할을 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔(100)는 와셔 몸체(110), 볼트 관통홀(120) 및 와셔 구속 홈(130)을 포함하여 형성된다.

와셔 몸체(110)는 볼트 풀림방지용 와셔(100)의 외관을 이룬다. 이러한 와셔 몸체(110)는 통상의 와셔(도 8의 10)와 마찬가지로, 원반형 구조를 이룬다. 또한, 와셔 몸체(110)는 볼트 결합 시, 볼트(도 4의 200)로부터 발생되는 토크(torque)로 인해 가해지는 압력을 견딜 수 있는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 와셔 몸체(110)는 상면과 하면의 구조가 동일한 종래 와셔(도 8의 10)와 달리, 볼트 관통홀(120)과 와셔 구속 홈(130)에 의해, 상면과 하면이 비대칭 구조를 이루는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

볼트 관통홀(120)은 와셔 몸체(110)의 중심부에 형성된다. 이러한 볼트 관통홀(120)은 볼트(도 4의 200)가 와셔 몸체(110)를 관통하는 통로를 제공한다. 이를 통해, 볼트(도 4의 200)가 볼트 관통홀(120) 관통 시, 보다 상세하게는 머리부와 몸체부로 구분되는 볼트(도 4의 200)의 몸체부가 볼트 관통홀(120)을 관통 시, 와셔 몸체(110)는 볼트(도 4의 200) 몸체부의 외주면을 감싸는 형태가 되고, 볼트(도 4의 200)의 머리부와 고정 대상물(도 4의 300) 사이에 개재된 형태로 위치하게 된다.

여기서, 볼트 관통홀(120)은 볼트(도 4의 200)가 와셔 몸체(110)를 관통하는 통로를 제공, 즉, 볼트(도 4의 200)의 수직 방향 이동은 허용하는 한편, 볼트(도 4의 200)의 수평 방향 이동은 구속해야 한다. 이를 위해, 볼트 관통홀(120)은 볼트(도 4의 200)의 몸체부에 상응되는 형상으로 형성된다. 여기서, 종래의 와셔(도 8의 10)에서는 볼트 관통홀(도 8의 12)이 몸체(도 8의 11)의 상면과 하면을 개방하는 형태로 형성되어, 와셔(도 8의 10)의 두께가 볼트 관통홀(도 8의 12)의 길이와 동일하고, 이에 따라, 와셔(도 8의 10)의 두께만큼 볼트 몸체부의 외주면을 지지하도록 형성되어 있다. 이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔(100)에서는 와셔 몸체(110)의 두께 방향을 따라, 볼트 관통홀(120)과 와셔 구속 홈(130)이 이어져 형성된다. 이때, 와셔 구속 홈(130)은 볼트(도 4의 200)의 지지와는 무관한 구성이므로, 구조적으로 볼 때, 볼트 관통홀(120)에 관통되는 볼트(도 4의 200)의 몸체부에 대한 지지구조가 종래 와셔(도 8의 10)보다 취약할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시 예에서는, 볼트(도 4의 200)의 몸체부에 대한 지지구조에 대한 취약성을 최소화시키기 위해, 볼트 관통홀(120)은 와셔 구속 홈(130)의 깊이, 즉, 고정 대상물(도 4의 300)과 접하는 와셔 몸체(110)의 일면으로부터 와셔 구속 홈(130)의 바닥면까지의 직선 거리보다 상대적으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.

와셔 구속 홈(130)은 볼트(도 4의 200)와 결합되는 고정 대상물(도 4의 300)과 접하는 와셔 몸체(110)의 일면으로부터 내측 방향으로 형성된다. 또한, 와셔 구속 홈(130)은 평면을 기준으로, 볼트 관통홀(120)을 중심으로 하는 다각형을 이룬다. 즉, 와셔 구속 홈(130)의 바닥면은 다각형으로 형성되고, 이에 따라, 와셔 구속 홈(130)은 다각 기둥을 이룬다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 와셔 구속 홈(130)의 바닥면은 볼트 관통홀(120)을 중심으로 하는 육각형으로 형성되고, 이에 따라, 와셔 구속 홈(130)은 육각형의 각 변으로부터 수직하게 형성되는 여섯 개의 평면과 여섯 개의 모서리로 이루어진 육각 기둥 형상의 홈으로 이루어진다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 와셔 구속 홈(130)은 삼각 기둥, 사각 기둥, 팔각 기둥 등으로도 형성될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예에서, 와셔 구속 홈(130)의 형상을 육각 기둥만으로 특별히 한정하는 것은 아니다.

여기서, 와셔 구속 홈(130)은 와셔 몸체(110)의 두께 방향을 따라, 볼트 관통홀(120)과 이어져 형성된다. 이때, 와셔 구속 홈(130)의 깊이, 즉, 고정 대상물(도 4의 300)과 접하는 와셔 몸체(110)의 일면으로부터 와셔 구속 홈(130)의 바닥면까지의 직선 거리가 볼트 관통홀(120)의 형성 길이보다 길게 형성될 경우, 와셔 구속 홈(130)의 바닥면으로부터 볼트(도 4의 200)의 머리부가 위치되는 와셔 몸체(110)의 타면 간의 거리, 즉, 압력을 가하는 볼트(도 4의 200)의 머리부 하부에 위치한 와셔 몸체(110)의 두께가 얇아지게 된다. 이 경우, 볼트(도 4의 200)를 고정 대상물(도 4의 300)에 결합 시, 가해지는 힘에 의해 와셔 몸체(110)가 파손될 위험성이 있다. 이 때문에, 고정 대상물(도 4의 300)과 접하는 와셔 몸체(110)의 일면으로부터 와셔 구속 홈(130)의 바닥면까지의 직선 거리는 볼트 관통홀(120)의 길이보다 상대적으로 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 와셔 몸체(110)의 두께가 3로 형성된 경우, 볼트 관통홀(120)의 길이는 2, 와셔 구속 홈(130)의 깊이는 1로 형성될 수 있다.

이러한 와셔 구속 홈(130)은 고정 대상물(도 4의 300)에 볼트(도 4의 200)가 결합되는 경우, 결합 과정에서 고정 대상물(도 4의 300)에 가해지는 면압으로 인해, 고정 대상물(도 4의 300)의 일 부분(도 4의 301)이 탄성 변형되어 채워지는 공간이다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔(100)는 탄성 변형 가능한 재질로 이루어진 고정 대상물(도 4의 300)을 고정체(도 4의 400)에 고정시키기 위한 볼트 체결 시 사용되는 전용 와셔이다. 이때, 고정 대상물(도 4의 300)은 탄성 변형 가능한 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 볼트 풀림방지용 와셔에 대해, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 플라스틱 재질로 이루어진 고정 대상물(300)을 벽체나 외장 후드, 프레임 등과 같은 고정체(400)에 고정시키기 위해, 이들을 볼트(200)로 체결하는 경우, 먼저, 고정체(400) 상에 고정 대상물(300)을 위치시킨다. 이때, 볼트(200)의 체결을 위해, 각각의 볼트 체결홀(310)이 연통되도록 정위치시킨다. 그 다음, 고정 대상물(300)의 볼트 체결홀(310)과 와셔 몸체(110)의 볼트 관통홀(120)이 연통되도록, 고정 대상물(300) 상에 와셔(100)를 위치시킨 후, 볼트 관통홀(120)을 통해, 볼트(200)의 몸체부를 관통시키고, 볼트 관통홀(120)을 관통한 볼트(200)의 몸체부가 고정 대상물(300)의 볼트 체결홀(310)에 진입 시, 볼트(200)를 시계 방향으로 회전시킴으로써, 고정 대상물(300)을 고정체(400)에 고정시킨다.

이때, 볼트(200)를 회전시키는 과정에서, 볼트(200)로부터 토크가 발생되고, 이러한 토크에 의해 와셔(100)와 접하는 고정 대상물(300)에는 면압이 가해지게 된다. 이때, 고정 대상물(300)에 가해지는 면압이 플라스틱 재질로 이루어진 고정 대상물(300)을 탄성 변형시킬 정도로 커지게 되면, 고정 대상물(300)의 일 부분(301)은 면압이 가해지지 않는 와셔(100)의 와셔 구속 홈(130)에 채워지는 형태로 탄성 변형된다. 도 6 및 도 7은 이러한 고정 대상물(300)의 탄성 변형 형태를 설명하기 위한 모식도로, 최초, 와셔(100)와 접촉되는 일면이 평면을 이루던 고정 대상물(300)은 와셔(100)를 개재시킨 볼트(200)와의 결합 시 와셔(100)의 와셔 구속 홈(130)에 채워지는 형태로 탄성 변형되어, 일 부분, 즉, 탄성 변형된 부분(301)이 위로 솟아오른 형태를 이루게 된다. 이때, 도 7에 도시한 바와 같이, 볼트(200) 결합 시, 와셔 구속 홈(130)의 내부에는 볼트(200)의 몸체부가 위치하게 되므로, 탄성 변형되는 고정 대상물(300)의 일 부분(301)은 볼트(200)의 몸체부와 와셔 구속 홈(130)의 벽면으로 구획되는 공간에 채워져, 중심부가 개방된 육각 기둥을 이루게 된다.

이와 같이, 고정 대상물(300)의 일 부분(301)이 탄성 변형되어 와셔 구속 홈(130)에 채워지게 되면, 탄성 변형된 고정 대상물(300)의 일 부분(301)에 의해, 와셔(100)의 움직임이 구속된다. 즉, 탄성 변형되어 와셔 구속 홈(130)에 채워진 고정 대상물(300)의 일 부분(301)은 와셔(100)가 반 시계 방향으로 회전하는 것을 저지하는 역할을 한다. 이와 같이, 와셔(100)의 반 시계 방향 회전이 강제로 저지되면, 고정 대상물(300)로부터 볼트(200)가 풀리는 현상은 발생하지 않게 된다. 이는, 볼트(200)의 움직임 또한 저지됨을 의미하는데, 이로 인해, 고정 대상물(300)에 형성되어 있는 볼트 체결홀(310)의 손상이 방지되어, 고정 대상물(300)과 볼트(200) 간의 체결력은 공고히 그리고 지속적으로 유지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 와셔(100)는 플라스틱 재질로 이루어진 고정 대상물(300)과의 상호 작용을 통해, 볼트(200)의 풀림을 원천적으로 차단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 와셔(100)를 예컨대, 극심한 혹은 격렬한 진동이 발생되는 굴삭기와 같은 건설중장비의 플라스틱 부품 체결에 사용할 경우, 굴삭기 운용으로 인해 발생되는 격렬한 진동 하에서도 고정 대상물(300)로부터 볼트(200)가 풀리는 현상을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명

은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

와셔 몸체;

상기 와셔 몸체에 형성되고, 볼트가 상기 와셔 몸체를 관통하는 통로를 제공하는 볼트 관통홀; 및

상기 볼트와 결합되는 고정 대상물과 접하는 상기 와셔 몸체의 일면으로부터 내측 방향으로 형성되고, 상기 볼트 관통홀을 바닥면의 중심으로 하는 다각 기둥을 이루는 와셔 구속 홈;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.
제1항에 있어서,

상기 고정 대상물은 탄성 변형 가능한 재질인 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.
제2항에 있어서,

상기 고정 대상물은 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.
제2항에 있어서,

상기 고정 대상물의 일 부분은 상기 볼트가 결합되는 경우, 가해지는 면압으로 인해 탄성 변형되어 상기 와셔 구속 홈에 채워지는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.
제1항에 있어서,

상기 와셔 구속 홈은 상기 볼트 관통홀을 바닥면의 중심으로 하는 육각 기둥을 이루는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.
제1항에 있어서,

상기 볼트 관통홀은 상기 와셔 몸체의 일면으로부터 상기 와셔 구속 홈의 바닥면까지의 직선 거리보다 상대적으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼트 풀림방지용 와셔.