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KR101656584B1 - 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈 - Google Patents

토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈 Download PDF

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KR101656584B1
KR101656584B1 KR1020140179286A KR20140179286A KR101656584B1 KR 101656584 B1 KR101656584 B1 KR 101656584B1 KR 1020140179286 A KR1020140179286 A KR 1020140179286A KR 20140179286 A KR20140179286 A KR 20140179286A KR 101656584 B1 KR101656584 B1 KR 101656584B1
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈은, 헤드부에는 일방향으로의 제1 나사산이 형성되고, 바디부의 하단부에는 일방향과 반대 방향의 제2 나사산이 형성되는 볼트 형상의 토크 부가형 볼트; 헤드부에 형성된 제1 나사산에 스크루 결합된 상태의 헤드 너트; 및 바디부에 형성된 제2 나사산에 스크루 결합되는 바디 너트;를 포함하며, 토크 부가형 볼트를 회전시켜 제2 나사산을 체결 대상인 바디 너트에 결합시키는 경우, 제2 나사산과 바디 너트의 체결 토크 이상이 되면 제1 나사산으로부터 헤드 너트가 결합 해제됨으로써 바디 너트에 대한 제2 나사산의 체결력 전달이 멈추어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있으며, 따라서 야전이나 작업장 등에서의 구성품 조립 역시 원활하게 수행할 수 있다.

Description

토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈{Bolt and nut assembling module to add torque}
토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈이 개시된다. 보다 상세하게는, 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있는 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈이 개시된다.
항공기, 차량, 열차 등을 포함하는 기계 시스템은 다양한 구성품들의 조립을 통해 구성된다. 이러한 구성품들을 조립할 때 가장 보편적으로 사용되는 조립 방법은 볼트 및 너트를 사용한 조립 방법이다.
상기 시스템들 중 특히 항공기를 구성하는 구성품들은 대부분 항공기의 비행 시 발생되는 하중을 견뎌내야 하며, 마찬가지로 각 구성품들을 연결해주는 볼트 및 너트 역시 하중을 견뎌내야 한다. 볼트 및 너트가 예상되는 하중을 견디기 위해서는 볼트 및 너트의 크기에 적합한 토크로 체결해주어야 한다.
따라서, 볼트 및 너트 체결에 정확한 토크를 부가하기 위해서는 토크 렌치를 사용해야 한다. 부연하면, 토크 렌치란, 볼트 및 너트를 죄는 세기가 미리 정해져 있는 경우에 그 토크에 맞추어 볼트 및 너트를 조이는 렌치로서, 일반적으로 소켓 렌치용 소켓 및 조인트와 조합하여 사용되는 장비이다.
그런데 이러한 토크 렌치는 가격이 고가이고, 주기적으로 보정을 해줘야 하는 문제점이 있다. 아울러, 토크 렌치가 준비되지 않는 야전이나 작업장에서는 볼트 및 너트를 이용한 구성품의 조립이 어려울 수 있다.
따라서, 토크 렌치 없이도 항공기 등의 구성품들을 조립할 수 있는 새로운 구조의 볼트 및 너트의 개발이 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 종래와 같이 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있으며, 따라서 야전이나 작업장 등에서의 구성품 조립 역시 원활하게 수행할 수 있는, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 별도의 토크 렌치가 요구되지 않아 구성품 조립을 위한 비용 발생을 줄일 수 있는, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈은, 헤드부에는 일방향으로의 제1 나사산이 형성되고, 바디부의 하단부에는 상기 일방향과 반대 방향의 제2 나사산이 형성되는 볼트 형상의 토크 부가형 볼트; 상기 헤드부에 형성된 상기 제1 나사산에 스크루 결합된 상태의 헤드 너트; 및 상기 바디부에 형성된 상기 제2 나사산에 스크루 결합되는 바디 너트;를 포함하며, 상기 토크 부가형 볼트를 회전시켜 상기 제2 나사산을 체결 대상인 상기 바디 너트에 결합시키는 경우, 상기 제2 나사산과 상기 바디 너트의 체결 토크 이상이 되면 상기 제1 나사산으로부터 상기 헤드 너트가 결합 해제됨으로써 상기 바디 너트에 대한 상기 제2 나사산의 체결력 전달이 멈추어지며, 이러한 구성을 통해, 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있으며, 따라서 야전이나 작업장 등에서의 구성품 조립 역시 원활하게 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제2 나사산 및 상기 바디 너트의 설정된 체결 토크와 상기 제1 나사산 및 상기 헤드 너트의 설정된 잠금 해제 토크는 상호 동일할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1 나사산은 왼나사산이고 상기 제2 나사산은 오른나사산이거나, 상기 제1 나사산은 오른나사산이고 상기 제2 나사산은 왼나사산일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 토크 부가형 볼트는, 상기 헤드부 및 상기 바디부의 사이를 연결하되 상기 바디부의 직경을 가지며, 나사산이 미형성된 연결부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 토크 부가형 볼트의 상기 헤드부의 직경 및 상기 바디 너트의 외경은 상호 대응될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 헤드부의 일단으로부터 일 지점까지 상기 제1 나사산이 형성되고, 상기 일 지점부터 타단까지는 나사산이 미형성된 원기둥 형상이며, 상기 헤드 너트의 일단으로부터 일 지점까지 상기 헤드부의 상기 제1 나사산에 대응되는 암나사산이 형성되고 상기 일 지점으로부터 타단까지는 상기 헤드부의 나사산 미형성 부분에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있으며, 따라서 야전이나 작업장 등에서의 구성품 조립 역시 원활하게 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 토크 렌치가 요구되지 않아 구성품 조립을 위한 비용 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조립 모듈의 부분적인 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면 처리 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 조립 모듈의 결합 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조립 모듈의 부분적인 결합 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면 처리 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈(100)은, 토크 부가형 볼트(110)와, 이의 상단부(머리 부분)에 스크루 결합되는 헤드 너트(120)와, 이의 하단부에 스크루 결합되는 바디 너트(130)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 토크 렌치를 사용하지 않고도, 즉 일반적인 렌치 등을 이용해서 항공기 등의 구성품 조립 시 설정된 토크를 갖는 볼트 및 너트를 용이하게 적용할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 토크 부가형 볼트(110)는, 볼트 형상을 갖는 것으로서, 상단으로부터 예를 들면 중앙 부분을 넘어서 부분까지 일방향으로의 제1 나사산(112)이 형성되고 이하 부분은 나사산이 미형성된 헤드부(111)와, 헤드부(111)에 연결되는 연결부(113)와, 연결부(113)에 연결되며 타방향(일방향과 반대 방향)으로 제2 나사산(116)이 형성된 바디부(115)를 포함할 수 있다.
즉, 토크 부가형 볼트(110)에는 2개의 나사산(112, 116)이 형성되는데 그 형성 방향이 반대로 형성되는 것이다. 따라서 하나의 나사산에 체결이 이루어지면 다른 하나의 나사산에는 풀림이 발생된다.
헤드부(111), 연결부(113) 및 바디부(115)는 일체로 형성되며, 내구성 및 강성을 갖는 금속 재질 또는 합금으로 마련될 수 있다. 항공기 등이 운행하는 경우 큰 저항을 받기 때문에 구성품뿐만 아니라 볼트 및 너트 역시 우수한 강성을 가져야만 하고 따라서 그에 적절한 금속 또는 합금 재질로 마련되는 것이다. 예를 들면, 스테인리스 스틸, 티타늄 등이 적용될 수 있을 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이러한 구성의 토크 부가형 볼트(110)의 헤드부(111)에는 헤드 너트(120)가 장착되어 있다. 토크 부가형 볼트(110)에 형성된 제1 나사산(112)에 헤드 너트(120)가 장착된 상태를 갖는 것이다.
헤드 너트(120)의 내면에는 제1 나사산(112)에 대응되는 나사산(121)이 상단으로부터 예를 들면 중앙 부분까지 형성되고 이하 부분에는 나사산이 미형성되어 있어서 헤드 너트(120)와 토크 부가형 볼트(110)의 상호 체결이 가능하다. 여기서 토크 부가형 볼트(110)와 헤드 너트(120)는 미리 설정된 토크, 즉 잠금 해제 토크로 결합되며, 미리 체결된 상태를 갖는다.
따라서 가령 렌치를 이용하여 헤드 너트(120)를 토크 부가형 볼트(110)로부터 풀리는 방향으로 회전시키더라도 잠금 해제 토크에 도달하기 전까지는 토크 부가형 볼트(110)로부터 헤드 너트(120)가 풀리지 않고 체결 상태를 유지한다. 이러한 원리를 이용하여 토크 부가형 볼트(110)의 바디부(115)를 바디 너트(130)에 미리 설정된 토크로 체결할 수 있는 것이다.
또한, 전술한 것처럼, 헤드부(111) 및 그에 결합되는 헤드 너트(120)의 하단부에는 나사산이 형성되어 있지 않다. 따라서, 바디 너트(130)에 토크 부가형 볼트(110)의 바디부(115)를 체결하기 위해 헤드부(111)에 장착된 상태의 헤드 너트(120)를 회전시키는 경우 헤드부(111) 및 헤드 너트(120)의 면 접촉 구조로 인해 헤드 너트(120)로부터 헤드부(111)로의 토크 부가가 견고하게 이루어질 수 있다.한편, 본 실시예의 바디 너트(130)는 토크 부가형 볼트(110)의 바디부(115)가 체결되는 부분으로서, 그 내면에는 바디부(115)에 형성된 제2 나사산(116)과 체결 가능한 나사산(131)이 형성되어 있다. 바디 너트(130)의 외경은 전술한 토크 부가형 볼트(110)의 헤드부(111)의 직경과 상호 대응되는 크기를 갖는다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
부연하면, 전술한 바와 같이, 제1 나사산(112)과 제2 나사산(116)은 반대 방향이다. 예를 들면, 제1 나사산(112)이 왼나사산이면 제2 나사산(116)은 오른나사산이고, 제2 나사산(116)이 오른나사산이면 제2 나사산(116)은 왼나사산인 것이다. 따라서 제2 나사산(116)이 형성된 바디부(115)가 바디 너트(130)에 결합될 때 원리로는 제1 나사산(112)이 형성된 헤드부(111)가 헤드 너트(120)로부터 결합 해제될 수 있다. 다만, 전술한 것처럼 헤드부(111)에 헤드 너트(120)가 설정된 토크(잠금 해제 토크)로 결합 상태를 유지함으로써 어느 정도(설정된 토크)까지는 결합 상태가 해제되지 않는 것이다.
전술한 것처럼, 토크 부가형 볼트(110) 및 바디 너트(130)는 미리 설정된 체결 토크로 결합되어야 한다. 이 체결 토크는 전술한 잠금 해제 토크와 동일하다. 가령, 토크 부가형 볼트(110)를 구성품에 형성된 볼트 홀에 삽입한 뒤 볼트 홀로부터 돌출된 바디부(115)에 바디 너트(130)를 체결할 때 바디 너트(130)에 대해서 토크 부가형 볼트(110)를 회전시키면 되는데, 이때 토크 렌치가 아닌 렌치 등을 이용하여 토크 부가형 볼트(110)의 헤드부(111)에 장착된 헤드 너트(120)를 회전시킨다.
그러면, 바디부(115)가 바디 너트(130)에 체결되는데, 바디부(115)와 바디 너트(130)의 설정된 체결 토크에 다다르기 까지만 회전이 진행된다. 체결 토크 이상이 작용되면 헤드부(111)에 대한 헤드 너트(120)의 잠금 해제 토크 이상이 작용되는 것이기 때문에 더 이 상 바디 너트(130)에 대한 바디부(115)의 체결이 이루어지지 않고 헤드부(111)로부터 헤드 너트(120)가 풀리게 된다. 즉, 설정된 체결 토크로 바디부(115)와 바디 너트(130)의 체결이 이루어질 수 있는 것이다.
한편, 이하에서는 보다 원활한 이해를 도모하고자, 본 실시예의 토크 부과형 볼트 및 너트 조립 모듈(100)의 결합 과정을 순차적으로 설명하기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 조립 모듈의 결합 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4에서 첫째 도면에 도시된 것처럼, 헤드 너트(120)가 체결된 상태의 토크 부가형 볼트(110)가 바디 너트(130)에 인입되어 체결된다. 이 때 렌치 등을 이용하여 헤드 너트(120)가 체결된 상태의 토크 부가형 볼트(110)를 회전시킬 수 있다.
그러면, 다음 도면에 도시된 것처럼, 바디 너트(130)에 대한 토크 부가형 볼트(110)의 체결이 이루어지는데, 토크 부가형 볼트(110)와 헤드 너트(120)의 잠금 해제 토크에 이르기까지 토크 부가형 볼트(110)의 회전이 이루어질 수 있다.
그리고 마지막 도면에 도시된 것처럼, 잠금 해제 토크의 회전력 이상이 헤드 너트(120)에 부가되면 토크 부가형 볼트(110)로부터 헤드 너트(120)가 풀리게 되어 더 이상 바디 너트(130)에 대한 토크 부가형 볼트(110)의 체결이 이루어지지 않게 된다. 즉, 설정된 체결 토크로 토크 부가형 볼트(110)의 바디부(115)와 바디 너트(130)의 체결이 완료되는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 토크 렌치를 사용하지 않고도 일반 렌치 등을 이용하여 항공기 등의 구성품들을 설정된 체결 토크로 볼트 및 너트 구조로 조립할 수 있으며, 따라서 야전이나 작업장 등에서의 구성품 조립 역시 원활하게 수행할 수 있는 장점이 있다. 즉 작업의 효율성이 이전에 비해 향상되는 것이다.
또한, 별도의 토크 렌치가 요구되지 않아 구성품 조립을 위한 비용 발생을 줄일 수 있는 장점도 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈
110 : 토크 부가형 너트
111 : 헤드부
112 : 제1 나사산
113 : 연결부
115 : 바디부
116 : 제2 나사산
120 : 헤드 너트
121 : 헤드 너트의 나사산
130 : 바디 너트
131 : 바디 너트의 나사산

Claims (6)

  1. 헤드부에는 일방향으로의 제1 나사산이 형성되고, 바디부의 하단부에는 상기 일방향과 반대 방향의 제2 나사산이 형성되는 볼트 형상의 토크 부가형 볼트;
    상기 헤드부에 형성된 상기 제1 나사산에 스크루 결합된 상태의 헤드 너트; 및
    상기 바디부에 형성된 상기 제2 나사산에 스크루 결합되는 바디 너트;
    를 포함하며,
    상기 제2 나사산 및 상기 바디 너트의 설정된 체결 토크와 상기 제1 나사산 및 상기 헤드 너트의 설정된 잠금 해제 토크는 상호 동일하며,
    상기 토크 부가형 볼트를 회전시켜 상기 제2 나사산을 체결 대상인 상기 바디 너트에 결합시키는 경우, 상기 제2 나사산과 상기 바디 너트의 체결 토크 이상이 되면 상기 제1 나사산으로부터 상기 헤드 너트가 결합 해제됨으로써 상기 바디 너트에 대한 상기 제2 나사산의 체결력 전달이 멈추어지며,
    상기 바디부와 상기 바디 너트의 설정된 체결 토크에 다다르기 까지만 회전이 진행되고, 체결 토크 이상이 작용되면 상기 헤드부에 대한 상기 헤드 너트의 잠금 해제 토크 이상이 작용되는 것이기 때문에 상기 바디 너트에 대한 상기 바디부의 체결이 이루어지지 않고 상기 헤드부로부터 상기 헤드 너트가 풀리게 되며,
    상기 헤드부의 일단으로부터 일 지점까지 상기 제1 나사산이 형성되고, 상기 일 지점부터 타단까지는 나사산이 미형성된 원기둥 형상이며,
    상기 헤드 너트의 일단으로부터 일 지점까지 상기 헤드부의 상기 제1 나사산이 체결 가능한 암나사산이 형성되고 상기 일 지점으로부터 타단까지는 상기 헤드부의 나사산 미형성 부분이 체결 가능하여, 상기 바디 너트에 상기 토크 부가형 볼트의 상기 바디부를 체결하기 위해 상기 헤드부에 장착된 상태의 상기 헤드 너트를 회전시키는 경우 상기 헤드부 및 상기 헤드 너트의 면 접촉 구조로 인해 상기 헤드 너트로부터 상기 헤드부로의 토크 부가가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나사산은 왼나사산이고 상기 제2 나사산은 오른나사산이거나,
    상기 제1 나사산은 오른나사산이고 상기 제2 나사산은 왼나사산인, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토크 부가형 볼트는,
    상기 헤드부 및 상기 바디부의 사이를 연결하되 상기 바디부의 직경을 가지며, 나사산이 미형성된 연결부를 더 포함하는, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토크 부가형 볼트의 상기 헤드부의 직경 및 상기 바디 너트의 외경은 상호 동일한, 토크 부가형 볼트 및 너트 조립 모듈.
  6. 삭제
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