KR20220114070A

KR20220114070A - 풀림 방지 장치

Info

Publication number: KR20220114070A
Application number: KR1020227024602A
Authority: KR
Inventors: 가츠히코 와카바야시
Original assignee: 하드 로크 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: CN118188683A; EP4080071A1; KR102782811B1; MX2022007612A; PE20221436A1; US12221994B2; AU2020409196A1; JP6762591B1; PH12022551463A1; CA3165301A1; TW202126920A; JP2021099156A; EP4080071A4; BR112022012012A2; WO2021124636A1; CN114867947A; ZA202206828B; CL2022001665A1; CN114867947B; TWI748680B

Abstract

본 발명은, 너트(10)의 볼록부(12)와 너트(20)의 오목부(22)의 편심 끼워 맞춤에 의해 풀림 방지 효과를 발휘하는 풀림 방지 장치에 있어서, 체결 상태에 있어서의 너트(10)에 대한 너트(20)의 기울기량을 억제하는 것을 목적으로 한다. 나사축 S에 나사 결합된 너트(10)의 볼록부(12)와 나사축 S에 나사 결합된 너트(20)의 오목부(22)가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)이 둘레 방향 일부에 있어서 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)에 간섭하지만, 볼록부(12)의 선단 외주면 부분(12b)과 오목부(22)의 저부측 내주면 부분(22b) 사이에 전체 둘레에 걸쳐 간극이 형성되도록, 볼록부(12)의 외주면 및 오목부(22)의 내주면을 구성한다.

Description

풀림 방지 장치

본 발명은, 풀림 방지 특수 더블 너트나 세트 스크루 등으로서 적합하게 실시할 수 있는 풀림 방지 장치에 관한 것이다.

본원 출원인은, 종래부터 높은 풀림 방지 기능을 발휘하는 풀림 방지 너트인 하드록 너트(「하드록」은 본원 출원인의 상표)나, 하드록 세트 스크루(상표 「HLS」)의 개발을 행하고 있고, 예를 들어 후술하는 특허문헌 1 내지 4에 개시되어 있다.

이 하드록 너트는, 도 9에 도시된 바와 같이, 나사축 S에 나사 결합되는 나사 구멍(111)을 갖는 제1 너트(110)(제1 나사 부재)와, 나사축 S에 나사 결합되는 나사 구멍(121)을 갖는 제2 너트(120)(제2 나사 부재)로 구성된다.

너트(110)는, 너트(120)를 향해 축방향으로 돌출되는 원뿔대 형상의 볼록부(112)를 갖는다. 볼록부(112)는, 선단측에 이름에 따라 서서히 소경이 되는 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면(112a)을 갖는다. 너트(110)의 나사 구멍(111)은 볼록부(112)를 축방향을 따라 관통하고 있다.

너트(120)는, 볼록부(112)가 끼워 맞추어지는 오목부(122)를 갖는다. 오목부(122)는, 볼록부(112)의 외주면의 테이퍼각에 들어맞는 테이퍼각, 바람직하게는 동일한 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면(122a)을 갖는다. 너트(120)의 나사 구멍(121)은 오목부(122)의 저면에 개구되어 있다.

하드록 너트는, 너트(110)의 볼록부(112)와 너트(120)의 오목부(122)를 편심 끼워 맞춤시킴으로써, 마치 나사축 S와 너트(110, 120) 사이에 쐐기를 박아 넣은 것과 같은 응력 상태를 발생시키고, 이러한 쐐기 작용에 의해 강력한 풀림 방지 효과를 발휘시키고 있다.

볼록부(112)와 오목부(122)의 편심 끼워 맞춤은, 너트(110)의 볼록부(112)의 외주면을 나사 구멍(111)에 대하여 편심시켜 형성하거나, 혹은 너트(120)의 오목부(122)의 내주면을 나사 구멍(121)에 대하여 편심시켜 형성함으로써 실현된다. 도 7에 도시한 바와 같이 볼록부(112)의 외주면을 나사 구멍(111)에 대하여 편심시킨 경우는, 오목부(122)의 내주면과 나사 구멍(121)을 동심 형상으로 한다. 한편, 오목부(122)의 내주면을 나사 구멍(121)에 대하여 편심시킨 경우(도시하지 않음)는, 볼록부(112)의 외주면과 나사 구멍(111)을 동심 형상으로 한다.

하드록 너트에서는, 나사축 S에 나사 결합된 너트(110)의 볼록부(112)와 너트(120)의 오목부(122)가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 너트(110, 120)에 상기 편심 방향을 따르는 압박력이 발생하도록 볼록부(112)의 외주면과 오목부(122)의 내주면이 둘레 방향 일부에 있어서 간섭한다. 또한, 볼록부(112)의 오목부(122)에 대한 끼워 맞춤 깊이가 클수록, 상기한 편심 방향을 따르는 압박력이 커진다.

또한, 특허문헌 5에는, 하드록 너트의 풀림 방지 원리를 응용한 피봇 장착 장치를 개시하고 있다. 이 피봇 장착 장치에서는, 걸림 결합 오목부에 대한 보스부의 끼워 맞춤 깊이가 변화되어도, 제1 및 제2 너트에 발생하는 축심 직교 방향의 압박력이 일정해지도록, 보스부의 외주면 및 걸림 결합 오목부의 내주면이 모두 직원통 형상으로 구성되어 있다. 또한, 특허문헌 6 및 7은, 풀림 방지 기능을 갖는 세트 스크루(상품명 「하드록 세트 스크루」, 약칭 「HLS」)를 개시하고 있다. 이 HLS는, 하드록 너트의 요철 편심 끼워 맞춤 구조를 세트 스크루에 응용한 것이다.

일본 특허 공개 제2016-125622호 공보 일본 특허 공개 제2016-133136호 공보 일본 특허 공개 제2002-195236호 공보 일본 특허 공개 소61-244912호 공보 일본 특허 공개 제2017-219117호 공보 일본 특허 공개 제2001-50292호 공보 일본 특허 공개 제2006-281493호 공보

종래의 하드록 너트나 HLS는, 볼록부(112)와 오목부(122)의 편심 끼워 맞춤에 의해 강력한 쐐기 작용을 발생시키도록, 도 7에 도시한 바와 같이, 볼록부(112)와 오목부(122)의 끼워 맞춤 상태에서 볼록부(112)의 테이퍼 형상 외주면과 오목부(122)의 테이퍼 형상 내주면이 둘레 방향 일부에 있어서 약간 간섭하도록 설계되어 있다.

따라서, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 5에 있어서도 이미 언급한 바와 같이, 볼록부(112)를 갖는 하부 너트(110)를 나사축 S에 체결한 후, 오목부(122)를 갖는 상부 너트(120)를 체결해 가면, 실제의 체결 상태에 있어서는 도 9에 도시한 바와 같이 상부 너트(120)가 나사축 S 및 하부 너트(110)에 대하여 기울어진 상태로 된다.

이렇게 상부 너트(120)가 기울어진 상태에서 볼록부(112)와 오목부(122)가 끼워 맞추어지면, 볼록부(112)의 외주면과 오목부(122)의 내주면의 접촉압이 볼록부(112)의 선단부 근방에 집중해 버려, 상기 쐐기 작용을 발생시키기 위한 축방향에 직교하는 방향의 힘을 하부 너트(110)의 축방향의 넓은 범위에 분산시켜 작용시키는 것이 곤란해진다.

또한, 기울어진 상태에서 체결된 상부 너트(120)에 있어서도, 나사 구멍(121)의 암나사와 나사축 S의 수나사의 접촉 상태가 축방향 위치에 따라 불균일해져, 쐐기 작용을 발생시키기 위한 축방향에 직교하는 방향의 힘을 상부 너트(120)의 축방향의 넓은 범위에 균일하게 분산시켜 작용하지 않게 된다.

종래의 하드록 너트에서도 풀림 방지 효과는 충분히 발휘되지만, 상부 너트(120)가 기울어진 상태에서 체결 완료가 되기 때문에, 하부 너트(110)와 상부 너트(120) 사이에 큰 간극이 생겨 버린다. 이러한 큰 간극은, 시공 관리상 바람직한 것은 아니다.

본 발명은, 체결 상태에 있어서의 제1 및 제2 나사 부재 사이의 기울기를 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 풀림 방지 장치는, 피설치 부재에 나사 결합되는 나사를 갖는 제1 나사 부재와, 상기 피설치 부재에 나사 결합되는 나사를 갖는 제2 나사 부재를 구비한다.

제1 나사 부재는, 제2 나사 부재를 향해 축방향으로 돌출되는 볼록부를 갖는다. 해당 볼록부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면 부분을 포함하는 외주면을 갖는다. 제1 나사 부재가 너트에 의해 구성되는 경우, 상기 나사 구멍은 상기 볼록부를 축방향을 따라 관통하고 있어도 된다.

제2 나사 부재는, 상기 볼록부가 끼워 맞추어지는 오목부를 갖는다. 해당 오목부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면 부분을 포함하는 내주면을 갖는다. 제2 나사 부재가 너트에 의해 구성되는 경우, 상기 나사 구멍은 상기 오목부의 저면에 개구되어 있어도 된다.

본 발명의 풀림 방지 장치에서는, (1) 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 나사 부재의 나사에 대하여 편심되고 또한 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 나사 부재의 나사에 대하여 동심 형상이거나, 혹은 (2) 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 나사 부재의 나사에 대하여 편심되고 또한 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 나사 부재의 나사에 대하여 동심 형상이어도 된다.

본 발명의 풀림 방지 장치는, 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제1 나사 부재의 상기 볼록부와 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제2 나사 부재의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 제1 및 제2 나사 부재에 상기 편심 방향을 따르는 압박력이 발생하도록 둘레 방향 일부에 있어서 상기 테이퍼 형상 외주면과 상기 테이퍼 형상 내주면이 간섭함과 함께, 상기 볼록부의 상기 오목부에 대한 끼워 맞춤 깊이가 클수록 상기 압박력이 커지도록 구성되어 있다.

제1 나사 부재의 상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분보다도 상기 볼록부의 선단측에 마련된 선단 외주면 부분을 더 포함하고 있어도 된다.

제2 나사 부재의 상기 오목부의 내주면은, 상기 테이퍼 형상 내주면 부분보다도 상기 오목부의 저부측에 마련된 저부측 내주면 부분을 더 포함하고 있어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「오목부의 저부측」이란, 오목부의 깊이 방향의 안측을 의미한다.

본 발명의 풀림 방지 장치는, 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제1 나사 부재의 상기 볼록부와 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제2 나사 부재의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 둘레 방향 일부에 있어서 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분에 간섭하지만, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분과 상기 오목부의 저부측 내주면 부분 사이에 전체 둘레에 걸쳐 간극이 형성되도록, 상기 볼록부의 외주면 및 상기 오목부의 내주면이 구성되어 있어도 된다. 즉, 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제1 나사 부재의 상기 볼록부와 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제2 나사 부재의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분은, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분에 삽입된다.

상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분 및 상기 선단 외주면 부분을 포함하는 축방향의 영역 전체에 걸쳐서 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼면이어도 된다. 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면과 동일한 테이퍼각을 갖고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면보다도 작은 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 상기 볼록부와 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 둘레 방향 일부에 있어서 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분에 간섭하고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 오목부의 저부측에 이름에 따라 상기 볼록부의 선단 외주면 부분으로부터 서서히 직경 방향으로 이격되도록 구성되어 있어도 된다.

상기 오목부의 저부측 내주면 부분은, 테이퍼각이 0°인 직원통면이어도 된다.

일 양태에 있어서, 상기 피설치 부재는 수나사가 외주에 마련된 나사축으로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재는 각각 상기 나사축에 나사 결합되는 너트로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재의 상기 나사는 암나사로 구성되어 있어도 된다.

다른 양태에 있어서, 상기 피설치 부재는 암나사가 내주에 마련된 나사 구멍을 갖고, 제1 및 제2 나사 부재는 각각 상기 나사 구멍에 나사 결합되는 스크루로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재의 상기 나사는 수나사로 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 따르면, 제2 나사 부재에 대한 제1 나사 부재의 기울기를 억제할 수 있다. 이에 의해, 볼록부와 오목부의 편심 끼워 맞춤 시의 응력 집중을 완화하여, 제1 및 제2 나사 부재에 대하여 편심 방향을 따르는 직경 방향의 압박력을 효율적으로 발생시킬 수 있어, 풀림 방지 효과를 더 증대시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 관한 풀림 방지 장치의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 관한 풀림 방지 장치의 상부 너트의 4면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면 확대도이다.
도 4는 제1 실시예에 관한 풀림 방지 장치의 상부 너트의 사시도이다.
도 5는 다른 개시에 관한 풀림 방지 장치의 단면도이다.
도 6은 다른 개시에 관한 풀림 방지 장치의 하부 너트의 사시도이다.
도 7은 제2 실시예에 관한 풀림 방지 장치의 단면도이다.
도 8은 도 7의 확대 단면도이다.
도 9는 종래의 풀림 방지 너트의 설계 단면도이다.
도 10은 종래의 풀림 방지 너트의 실제의 체결 상태의 단면도이다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 풀림 방지 장치는, 나사축에 나사 결합되는 나사 구멍을 갖는 제1 너트와, 상기 나사축에 나사 결합되는 나사 구멍을 갖는 제2 너트를 구비하고, 제1 너트는, 제2 너트를 향해 축방향으로 돌출되는 볼록부를 갖고, 해당 볼록부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면 부분을 포함하는 외주면을 갖고, 제1 너트의 상기 나사 구멍은 상기 볼록부를 축방향을 따라 관통하고 있고, 제2 너트는, 상기 볼록부가 끼워 맞추어지는 오목부를 갖고, 해당 오목부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면 부분을 포함하는 내주면을 갖고, 제2 너트의 상기 나사 구멍은 상기 오목부의 저면에 개구되어 있다.

또한, 제1 및 제2 너트는, 어느 한쪽을 처음에 나사축에 체결되는 하부 너트로서 기능시키고, 다른 쪽을 2번째로 나사축에 체결되는 상부 너트로서 기능시킬 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 너트의 나사 구멍에 대하여 편심되어 있고, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 너트의 나사 구멍에 대하여 동심 형상이다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 너트의 나사 구멍에 대하여 편심되어 있고, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 너트의 나사 구멍에 대하여 동심 형상이다.

상기 어느 양태에 있어서도, 풀림 방지 장치는, 상기 나사축에 나사 결합된 제1 너트의 상기 볼록부와 상기 나사축에 나사 결합된 제2 너트의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 제1 및 제2 너트에 상기 편심 방향을 따르는 압박력이 발생하도록 둘레 방향 일부에 있어서 상기 테이퍼 형상 외주면과 상기 테이퍼 형상 내주면이 간섭함과 함께, 상기 볼록부의 상기 오목부에 대한 끼워 맞춤 깊이가 클수록 상기 압박력이 커지도록 구성할 수 있다.

제1 너트의 상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분보다도 상기 볼록부의 선단측에 마련된 선단 외주면 부분을 더 포함한다. 제2 너트의 상기 오목부의 내주면은, 상기 테이퍼 형상 내주면 부분보다도 상기 오목부의 저부측에 마련된 저부측 내주면 부분을 더 포함한다. 그리고, 상기 나사축에 나사 결합된 제1 너트의 상기 볼록부와 상기 나사축에 나사 결합된 제2 너트의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 둘레 방향 일부에 있어서 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분에 간섭하지만, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분과 상기 오목부의 저부측 내주면 부분 사이에 전체 둘레에 걸쳐 간극이 형성되도록, 상기 볼록부의 외주면 및 상기 오목부의 내주면을 구성할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분 및 상기 선단 외주면 부분을 포함하는 축방향의 영역 전체에 걸쳐서 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼면이어도 된다. 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면과 동일한 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면보다도 작은 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 이에 의해, 상기 볼록부와 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 둘레 방향 일부에 있어서 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분에 간섭하고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 오목부의 저부측에 이름에 따라 상기 볼록부의 선단 외주면 부분으로부터 서서히 직경 방향으로 이격된다. 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은, 테이퍼각이 0°인 직원통면이어도 된다. 또한, 오목부의 저부측 내주면 부분은, 저부측에 이름에 따라 서서히 대경이 되는 역테이퍼 형상으로 형성되어 있어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 볼록부를 갖는 제1 너트는 종래의 하드록 너트의 볼록 너트와 마찬가지의 구성의 것을 채용할 수 있다. 한편, 오목부를 갖는 제2 너트는, 저부측 내주면 부분의 추가 가공만으로 간단하게 제조할 수 있다.

본 발명과는 상이한 다른 구성에 있어서, 상기 오목부의 내주면은, 상기 테이퍼 형상 내주면 부분 및 상기 저부측 내주면 부분을 포함하는 축방향의 영역 전체에 걸쳐서 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼면이어도 된다. 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분은 상기 오목부의 내주면과 동일한 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 상기 볼록부의 선단 외주면 부분은 상기 오목부의 내주면보다도 큰 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 이에 의해, 상기 볼록부와 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분은 둘레 방향 일부에 있어서 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분에 간섭하고, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분은 상기 볼록부의 선단측에 이름에 따라 상기 오목부의 저부측 내주면 부분으로부터 서서히 직경 방향으로 이격된다. 상기 볼록부의 선단 외주면 부분은, 테이퍼 형상 외주면 부분에 대하여 편심되어 있어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 오목부를 갖는 제2 너트는 종래의 하드록 너트의 오목 너트와 마찬가지의 구성의 것을 채용할 수 있다. 한편, 볼록부를 갖는 제1 너트는, 선단 외주면 부분의 추가 가공만으로 간단하게 제조할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분 및 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 동일한 테이퍼각을 갖고, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분은 상기 오목부의 저부측 내주면 부분보다도 큰 테이퍼각을 갖고 있어도 된다. 이에 의해, 상기 볼록부와 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 둘레 방향 일부에 있어서 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분에 간섭하고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 오목부의 저부측에 이름에 따라 상기 볼록부의 선단 외주면 부분으로부터 서서히 직경 방향으로 이격된다. 이러한 구성에 있어서, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은, 테이퍼각이 0°인 직원통면이어도 된다. 또한, 오목부의 저부측 내주면 부분은, 저부측에 이름에 따라 서서히 대경이 되는 역테이퍼 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분은, 테이퍼 형상 외주면 부분에 대하여 편심되어 있어도 된다.

상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분은, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분과 실질적으로 동일한 축 길이를 갖고 있어도 된다.

이하, 본 발명의 풀림 방지 장치의 실시예에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 풀림 방지 장치(1)를 도시하고 있다. 이 풀림 방지 장치(1)는, 나사축 S에 나사 결합되는 나사 구멍(11)을 갖는 하부 너트(10)와, 나사축 S에 나사 결합되는 나사 구멍(21)을 갖는 상부 너트(20)로 구성된다.

하부 너트(10)는, 상부 너트(20)를 향해 축방향으로 돌출되는 원뿔대 형상의 볼록부(12)를 갖는다. 볼록부(12)는, 너트 본체(13)의 상면으로부터 돌출 설치되어 있다. 너트 본체(13)는, 전형적으로는 육각 너트의 형태이지만, 적당한 외주면 형상을 가질 수 있다.

볼록부(12)의 외주면은, 선단측에 이름에 따라 서서히 소경이 되는 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)과, 외주면 부분(12a)보다도 볼록부(12)의 선단측에 연속 형성된 선단 외주면 부분(12b)을 포함한다. 본 실시예에서는, 외주면 부분(12a) 및 외주면 부분(12b)의 각각의 테이퍼각이 동일하다. 즉, 외주면 부분(12a, 12b)을 포함하는 볼록부(12)의 외주면 전체가 단일의 테이퍼면에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a) 및 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)이 동일한 테이퍼각을 갖고, 볼록부(12)의 선단 외주면 부분(12b)은 오목부(22)의 저부측 내주면 부분(22b)보다도 큰 테이퍼각을 갖는 구조가 실현되어 있다.

볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)의 테이퍼각은, 바람직하게는 10° 이상 30° 이하이고, 보다 바람직하게는 15° 이상 25° 이하이고, 더욱 바람직하게는 18° 이상 22° 이하이다.

하부 너트(10)의 나사 구멍(11)은, 너트 본체(13) 및 볼록부(12)에 걸쳐서 마련되어 있다. 즉, 나사 구멍(11)은, 볼록부(12) 및 너트 본체(13)를 축방향을 따라 관통하고 있다. 또한, 나사 구멍(11)은, 볼록부(12)의 선단 외주면 부분(12b)보다도 직경 방향 내측에 마련되어 있다.

나사 구멍(11)의 암나사와 나사축 S의 수나사 사이에는, 소정량의 유극을 마련할 수 있다. 이에 의해, 너트(10)를 나사축 S에 체결하면, 수나사 및 암나사의 하중측 플랭크끼리가 압접되고, 유극측 플랭크 사이에 미소한 간극이 형성된다. 또한, 수나사와 암나사 사이에 유극이 마련되어 있지 않아도 되고, 이 경우는 어떤 골링 방지책을 강구할 필요가 있지만, 풀리기 어려운 나사 체결 구조를 얻을 수 있다.

도시예에서는, 하부 너트(10)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)은, 하부 너트(10)의 나사 구멍(11)에 대하여 미소량 a만큼 편심되어 있다. 즉, 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)의 축심 O1은, 나사 구멍(11)의 축심 O2와 평행이고, 축심 O1과 축심 O2 사이의 거리가 a이다.

상부 너트(20)는, 볼록부(12)가 끼워 맞추어지는 오목부(22)를 갖는다. 오목부(22)는, 볼록부(12)의 돌출 높이와 동일 정도, 혹은 볼록부(12)의 돌출 높이보다도 소정량 큰 깊이를 갖는다. 또한, 상부 너트(20)는, 전형적으로는 육각 너트의 형태이지만, 적당한 외주면 형상을 가질 수 있다. 또한, 바람직하게는 상부 너트(20)의 하단 외주부에, 상기 특허문헌 3에 개시된 바와 같이 플랜지 형상 맞닿음부를 마련할 수 있다.

오목부(22)의 내주면은, 볼록부(12)의 외주면의 테이퍼각에 들어맞는 테이퍼각, 바람직하게는 동일한 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)과, 이 내주면 부분(22a)보다도 오목부(22)의 저부측에 마련된 저부측 내주면 부분(22b)을 포함한다. 도시예에서는, 저부측 내주면 부분(22b)은 직원통면에 의해 구성되어 있지만, 볼록부(12)의 외주면의 테이퍼각보다도 작은 테이퍼각을 갖는 테이퍼면에 의해 구성되어 있어도 되고, 오목부(22)의 저부측에 이름에 따라 서서히 대경이 되는, 바꿔 말하면 음의 테이퍼각을 갖는 역테이퍼면에 의해 구성되어 있어도 된다.

상부 너트(20)의 나사 구멍(21)은 오목부(22)의 저면에 개구되어 있다. 즉, 나사 구멍(21)은, 상부 너트(20)의 외측면 중 가장 소경의 부위보다도 직경 방향 내측에 위치한다.

본 실시예의 풀림 방지 장치는, 하부 너트(10)의 볼록부(12)와 상부 너트(20)의 오목부(22)가 편심 끼워 맞춤됨으로써, 마치 나사축 S와 너트(10, 20) 각각의 사이에 쐐기를 박아 넣은 것과 같은 응력 상태를 발생시키고, 이러한 쐐기 작용에 의해 강력한 풀림 방지 효과를 발휘한다.

도시예에서는, 볼록부(12)와 오목부(22)의 편심 끼워 맞춤을 실현하기 위해, 하부 너트(10)의 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)을 나사 구멍(11)에 대하여 편심시키고 있음과 함께, 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)과 나사 구멍(21)을 동심 형상으로 마련하고 있다. 이에 의해, 나사축 S에 나사 결합된 하부 너트(10)의 볼록부(12)와 상부 너트(20)의 오목부(22)가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상하 너트(10, 20)에 상기 편심 방향을 따르는 반발력이 발생하도록 볼록부(12)의 외주면과 오목부(22)의 내주면이 둘레 방향 일부에 있어서 간섭한다. 또한, 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)의 최대 직경 부위는, 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)의 최대 직경 부위와 실질적으로 동일한 직경을 갖고 있고, 이에 의해 볼록부(12)의 오목부(22)에 대한 끼워 맞춤 깊이가 커질수록, 상기한 편심 방향을 따르는 반발력이 커지도록 하고 있다.

도 1에 도시하는 상하 너트(10, 20)의 체결 상태는, 우선 하부 너트(10)를 나사축 S에 대하여 소정의 체결 토크로 체결한 후, 상부 너트(20)를 나사축 S에 대하여 소정의 체결 토크로 체결함으로써 얻어진다. 이 경우, 하부 너트(10)의 나사 구멍(11)이 나사축 S에 대하여 동심 형상이 되도록 하부 너트(10)가 체결되고, 이에 의해 나사축 S에 축력이 발생함과 함께, 하부 너트(10)의 시트면에 큰 마찰력이 발생한다. 따라서, 상부 너트(20)를 체결했을 때의 볼록부(12)와 오목부(22)의 편심 끼워 맞춤에 의해 하부 너트(10)에 도시 우측 방향을 향하는 압박력이 작용해도, 하부 너트(10)는 나사축 S에 대하여 수평 방향으로 위치 어긋남되지 않고, 하부 너트(10)의 나사 구멍(11)이 나사축 S에 대하여 동심 형상으로 위치 부여된 상태가 유지된다.

한편, 상부 너트(20)는, 나사 구멍(21)의 암나사와 나사축 S의 수나사 사이의 유극분만큼 나사축 S에 대하여 미소 이동 가능하다. 따라서, 볼록부(12)와 오목부(22)의 편심 끼워 맞춤에 의해, 도 1에 도시한 바와 같이, 둘레 방향 일부(도시 우측의 나사 결합 부분)에서는 나사 구멍(21)의 암나사와 나사축 S의 수나사의 하중측 플랭크끼리 및 유극측 플랭크끼리가 압접하는 한편, 이 압접 부위에 대하여 직경 방향 반대측(도시 좌측의 나사 결합 부분)에서는 나사 구멍(21)의 암나사가 나사축 S의 수나사로부터 뜬 상태, 혹은 하중측 플랭크만이 가볍게 접촉한 상태로 된다.

또한, 볼록부(12)의 선단부는 오목부(22)의 내주면에 접촉하지 않기 때문에, 상부 너트(20)를 체결했을 때의 상부 너트(20)의 기울기량이 억제되어, 체결 완료 시에 있어서도, 상부 너트(20)의 축심 O3이 하부 너트(10)의 축심 O2와 대략 평행한 상태로 된다. 이에 의해, 상하 너트(10, 20)의 체결 완료 상태에 있어서, 하부 너트(10)의 너트 본체(13)의 상면과 상부 너트(20)의 저면 사이의 간극이 작아짐과 함께, 볼록부(12)가 오목부(22)에 거의 완전히 끼워 맞추어지기 때문에, 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)과 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)이 둘레 방향 일부(도 1에 있어서 좌측의 접촉 부위)의 압접 부위에 있어서 면 접촉 상태 또는 선 접촉 상태로 되어, 볼록부(12)에 발생하는 편심 방향을 따르는 직경 방향의 압박력이, 볼록부(12)의 축방향으로 분산된다. 또한, 체결 상태에서, 상기 압접 부위에 대하여 직경 방향 반대측 부위에 있어서의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)과 테이퍼 형상 내주면 부분(22a) 사이의 간극을 협소화, 바람직하게는 접촉시킬 수 있어, 더 안정된 풀림 방지 효과를 발휘시킬 수 있다.

(다른 개시)

도 5 및 도 6에 도시하는 풀림 방지 장치(1")에서는, 볼록부(12)의 외주면 구조, 그리고 오목부(22)의 내주면 구조가 제1 실시예의 풀림 방지 장치(1)와 다르다. 즉, 볼록부(12)의 선단 외주면 부분(12b)은, 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)보다도 큰 테이퍼각을 갖고 있음과 함께, 테이퍼 형상 외주면 부분(12a)에 대하여 편심되어 있지만, 나사 구멍(11)에 대하여 동심 형상으로 마련되어 있다.

또한, 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a) 및 저부측 내주면 부분(22b)의 각각의 테이퍼각이 동일하다. 즉, 내주면 부분(22a, 22b)을 포함하는 오목부(22)의 내주면 전체가 단일의 테이퍼면에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 볼록부(12)의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a) 및 오목부(22)의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a)이 동일한 테이퍼각을 갖고, 볼록부(12)의 선단 외주면 부분(12b)은 오목부(22)의 저부측 내주면 부분(22b)보다도 큰 테이퍼각을 갖는 구조가 실현되어 있다.

그 밖의 구성에 대해서는 제1 실시예의 풀림 방지 장치(1)와 마찬가지이고, 작용 효과도 마찬가지이다.

(제2 실시예)

도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 관한 풀림 방지 장치(1')를 도시하고 있다. 이 풀림 방지 장치(1')는, 나사 구멍 H를 갖는 피설치 부재 A의 상기 나사 구멍 H에 나사 결합되는 제1 스크루(10')와, 상기 나사 구멍 H에 나사 결합되는 제2 스크루(20')로 구성된다. 예를 들어, 관 형상의 피설치 부재 A 내에 삽입 관통된 관 형상 내지 봉 형상의 부재 B를 피설치 부재 A에 대하여 고정하기 위한 세트 스크루로서 풀림 방지 장치(1')를 이용할 수 있다. 피설치 부재 A는, 직경 방향으로 관통하는 나사 구멍 H를 갖고, 제2 스크루(20')를 부재 B에 대하여 체결 고정한 후, 제2 스크루(20')에 대하여 제1 스크루(10')를 체결함으로써, 강력한 풀림 방지 작용을 발생시킬 수 있다.

제1 스크루(10')는, 제2 스크루(20)를 향해 축방향으로 돌출되는 원뿔대 형상의 볼록부(12')를 갖는다. 볼록부(12')는, 스크루 본체(13')의 선단면으로부터 돌출 설치되어 있다. 스크루 본체(13')는, 외주에 수나사가 마련된 나사축의 형태이다. 스크루 본체(13')의 외측 단부면에는, 육각 렌치 등의 공구를 걸림 결합 가능한 공구 걸림 결합 구멍(14')을 마련해 두는 것이 바람직하다.

볼록부(12')의 외주면은, 선단측에 이름에 따라 서서히 소경이 되는 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면 부분(12a')과, 외주면 부분(12a')보다도 볼록부(12')의 선단측에 연속 형성된 선단 외주면 부분(12b')을 포함한다. 본 실시예에서는, 외주면 부분(12a') 및 외주면 부분(12b')의 각각의 테이퍼각이 동일하다. 즉, 외주면 부분(12a', 12b')을 포함하는 볼록부(12')의 외주면 전체가 단일의 테이퍼면에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 볼록부(12')의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a') 및 오목부(22')의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a')이 동일한 테이퍼각을 갖고, 볼록부(12')의 선단 외주면 부분(12b')은 오목부(22')의 저부측 내주면 부분(22b')보다도 큰 테이퍼각을 갖는 구조가 실현되어 있다.

볼록부(12')의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a')의 테이퍼각은, 바람직하게는 10° 이상 30° 이하이고, 보다 바람직하게는 15° 이상 25° 이하이고, 더욱 바람직하게는 18° 이상 22° 이하이다.

제1 스크루(10')의 볼록부(12')는, 스크루 본체(13')의 외주의 수나사보다도 축방향 선단측으로 돌출되어 있다. 또한, 수나사의 직경은, 볼록부(12')의 최대 직경 부위의 직경보다도 크다.

나사 구멍 H의 암나사와 제1 스크루(10')의 수나사 사이에는, 소정량의 유극을 마련할 수 있다. 이에 의해, 스크루(10')를 나사 구멍 H에 체결하면, 수나사 및 암나사의 하중측 플랭크끼리가 압접되고, 유극측 플랭크 사이에 미소한 간극이 형성된다. 또한, 수나사와 암나사 사이에 유극이 마련되어 있지 않아도 되고, 이 경우는 어떤 골링 방지책을 강구할 필요가 있지만, 풀리기 어려운 나사 체결 구조를 얻을 수 있다.

도시예에서는, 스크루(10')의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a')은, 스크루(10')의 수나사(11')에 대하여 미소량만큼 편심되어 있다.

제2 스크루(20')는, 볼록부(12')가 끼워 맞추어지는 오목부(22')를 갖는다. 오목부(22')는, 볼록부(12')의 돌출 높이와 동일 정도, 혹은 볼록부(12')의 돌출 높이보다도 소정량 큰 깊이를 갖는다. 또한, 스크루(20')는, 외주에 수나사가 마련된 나사축의 형태여도 된다.

오목부(22')의 내주면은, 볼록부(12')의 외주면의 테이퍼각에 들어맞는 테이퍼각, 바람직하게는 동일한 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면 부분(22a')과, 이 내주면 부분(22a')보다도 오목부(22')의 저부측에 마련된 저부측 내주면 부분(22b')을 포함한다. 도시예에서는, 저부측 내주면 부분(22b')은 직원통면에 의해 구성되어 있지만, 볼록부(12')의 외주면의 테이퍼각보다도 작은 테이퍼각을 갖는 테이퍼면에 의해 구성되어 있어도 되고, 오목부(22')의 저부측에 이름에 따라 서서히 대경이 되는, 바꿔 말하면 음의 테이퍼각을 갖는 역테이퍼면에 의해 구성되어 있어도 된다.

테이퍼 형상 내주면 부분(22a) 및 저부측 내주면 부분(22b)으로 이루어지는 오목부(22)보다도 더 저부측(안측)에는, 육각 렌치 등의 회전 공구를 걸림 결합 가능한 공구 걸림 결합 구멍(24')을 마련해 두는 것이 바람직하다. 또한, 공구 걸림 결합 구멍(24')의 내주면은 테이퍼면은 아니고, 공구 걸림 결합 구멍(24')은 공구의 형상에 합치하는 비원형의 구멍이다. 이 구멍(24')은, 저부측 내주면 부분(22a)의 직경 방향 내측에서 오목부(22)의 저면에 개구 형성되어 있다.

스크루(20')의 수나사(21')는 스크루(20')의 축방향 전체 길이에 걸쳐 마련되어 있다. 즉, 수나사(21')의 직경 방향 내측에 오목부(22')가 위치한다.

본 실시예의 풀림 방지 장치는, 스크루(10')의 볼록부(12')와 스크루(20')의 오목부(22')가 편심 끼워 맞춤됨으로써, 마치 나사 구멍 H와 스크루(10', 20') 각각의 사이에 쐐기를 박아 넣은 것과 같은 응력 상태를 발생시키고, 이러한 쐐기 작용에 의해 강력한 풀림 방지 효과를 발휘한다.

도시예에서는, 볼록부(12')와 오목부(22')의 편심 끼워 맞춤을 실현하기 위해, 볼록부(12')의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a')을 수나사(11')에 대하여 편심시키고 있음과 함께, 오목부(22')의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a')과 수나사(21')를 동심 형상으로 마련하고 있다. 이에 의해, 나사 구멍 H에 나사 장착된 스크루(10')의 볼록부(12')와 스크루(20')의 오목부(22)가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 양 스크루(10', 20')에 상기 편심 방향을 따르는 반발력이 발생하도록 볼록부(12')의 외주면과 오목부(22')의 내주면이 둘레 방향 일부에 있어서 간섭한다. 또한, 볼록부(12')의 테이퍼 형상 외주면 부분(12a')의 최대 직경 부위는, 오목부(22')의 테이퍼 형상 내주면 부분(22a')의 최대 직경 부위와 실질적으로 동일한 직경을 갖고 있고, 이에 의해 볼록부(12')의 오목부(22')에 대한 끼워 맞춤 깊이가 커질수록, 상기한 편심 방향을 따르는 반발력이 커지도록 하고 있다.

또한, 스크루(10', 20')를 체결했을 때의 응력 상태나 나사의 하중측 플랭크 및 유극측 플랭크의 접촉 상태는, 상기 제1 실시예와 마찬가지이다.

본 발명은 상기 실시예 구조에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재한 발명의 범위 내에서 적절히 설계 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 실시예 구조에 있어서, 오목부의 저부측 내주면 부분을 전체 둘레에 걸쳐 형성했지만, 볼록부와 오목부가 편심 끼워 맞춤에 의해 압접되는 둘레 방향 부위에만 테이퍼 형상 내주면 부분보다도 작은 테이퍼각을 갖는 저부측 내주면 부분을 마련할 수도 있다.

1: 풀림 방지 장치
10: 제1 너트(제1 나사 부재)
11: 나사(암나사)
12: 볼록부
12a: 테이퍼 형상 외주면 부분
12b: 선단 외주면 부분
20: 제2 너트(제2 나사 부재)
21: 나사(암나사)
22: 오목부
22a: 테이퍼 형상 내주면 부분
22b: 저부측 내주면 부분
1': 풀림 방지 장치
10': 제1 스크루(제1 나사 부재)
11': 나사(수나사)
12': 볼록부
12a': 테이퍼 형상 외주면 부분
12b': 선단 외주면 부분
20': 제2 스크루(제2 나사 부재)
21': 나사(수나사)
22': 오목부
22a': 테이퍼 형상 내주면 부분
22b': 저부측 내주면 부분

Claims

피설치 부재에 나사 결합되는 나사를 갖는 제1 나사 부재와, 상기 피설치 부재에 나사 결합되는 나사를 갖는 제2 나사 부재를 구비하고,
제1 나사 부재는, 제2 나사 부재를 향해 축방향으로 돌출되는 볼록부를 갖고, 해당 볼록부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 외주면 부분을 포함하는 외주면을 갖고,
제2 나사 부재는, 상기 볼록부가 끼워 맞추어지는 오목부를 갖고, 해당 오목부는, 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼 형상 내주면 부분을 포함하는 내주면을 갖고,
상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 나사 부재의 나사에 대하여 편심되고 또한 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 나사 부재의 나사에 대하여 동심 형상이거나, 혹은 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분이 제2 나사 부재의 나사에 대하여 편심되고 또한 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 제1 나사 부재의 나사에 대하여 동심 형상이고,
상기 피설치 부재에 나사 결합된 제1 나사 부재의 상기 볼록부와 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제2 나사 부재의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 제1 및 제2 나사 부재에 상기 편심 방향을 따르는 압박력이 발생하도록 둘레 방향 일부에 있어서 상기 테이퍼 형상 외주면과 상기 테이퍼 형상 내주면이 간섭함과 함께, 상기 볼록부의 상기 오목부에 대한 끼워 맞춤 깊이가 클수록 상기 압박력이 커지도록 구성된 풀림 방지 장치에 있어서,
제1 나사 부재의 상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분보다도 상기 볼록부의 선단측에 마련된 선단 외주면 부분을 더 포함하고,
제2 나사 부재의 상기 오목부의 내주면은, 상기 테이퍼 형상 내주면 부분보다도 상기 오목부의 저부측에 마련된 저부측 내주면 부분을 더 포함하고,
상기 피설치 부재에 나사 결합된 제1 나사 부재의 상기 볼록부와 상기 피설치 부재에 나사 결합된 제2 나사 부재의 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분이 둘레 방향 일부에 있어서 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분에 간섭하지만, 상기 볼록부의 선단 외주면 부분과 상기 오목부의 저부측 내주면 부분 사이에 전체 둘레에 걸쳐 간극이 형성되도록, 상기 볼록부의 외주면 및 상기 오목부의 내주면이 구성되어 있고,
상기 볼록부의 외주면은, 상기 테이퍼 형상 외주면 부분 및 상기 선단 외주면 부분을 포함하는 축방향의 영역 전체에 걸쳐서 소정의 테이퍼각을 갖는 테이퍼면이고,
상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면과 동일한 테이퍼각을 갖고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 볼록부의 외주면보다도 작은 테이퍼각을 갖고,
상기 볼록부와 상기 오목부가 편심 끼워 맞춤된 상태에서, 상기 오목부의 테이퍼 형상 내주면 부분은 둘레 방향 일부에 있어서 상기 볼록부의 테이퍼 형상 외주면 부분에 간섭하고, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은 상기 오목부의 저부측에 이름에 따라 상기 볼록부의 선단 외주면 부분으로부터 서서히 직경 방향으로 이격되도록 구성되어 있는, 풀림 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 오목부의 저부측 내주면 부분은, 테이퍼각이 0°인 직원통면인, 풀림 방지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피설치 부재는 나사축으로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재는 각각 상기 나사축에 나사 결합되는 너트로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재의 상기 나사는 암나사로 이루어지는, 풀림 방지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피설치 부재는 나사 구멍을 갖고, 제1 및 제2 나사 부재는 각각 상기 나사 구멍에 나사 결합되는 스크루로 이루어지고, 제1 및 제2 나사 부재의 상기 나사는 수나사로 이루어지는, 풀림 방지 장치.