KR100233075B1 - 저진동 복합 추진축과 금속 플랜지 접합방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 금속 플랜지와 튜브상 소재 사이에 접착제 접합을 할 경우, 접착력을 향상시키고 미접합부가 없이 완전하게 접합된 저진동 복합 추진축과 금속 플랜지 접합방법을 제공함.

구성 : 본 발명은 튜브상부재의 양단부 접합면과 금속 플랜지의 대응하는 접합면 사이가 적어도 2개층으로 구분된 접착층을 개재하여 일체로 접합된 구조로 되는 것이며, 이것은 금속 플랜지의 접합면에 1차 접착층을 도포하고 열처리하여 경화시키고, 다시 그 위로 2차 접착층을 도포하고 튜브상부재를 끼워 맞춘 채로 열 처리하여 경화시키는 공정을 통해 얻어진다.

효과 : 본 발명은 금속제 축 접합부의 외주면과 1차 접착제 접착층 사이가 긴밀하고 안정되게 고착됨으로써 그 위로 도포되는 2차 접착층으로 미접합부가 잔존하지 않은 양호한 상태가 되어 상기 금속 플랜지와 튜브상부재 사이가 견고하고 변화 없이 연결되는 효과가 있다.

Description

저진동 복합 추진축과 금속 플랜지 접합방법

본 발명은 선박이나 차량 등에 사용될 수 있는 복합 추진축에 관한 것으로서, 무게가 가볍고 견고하며 특히 접합부의 이음새 부분에서 접착층에 의한 크랙이 발생하지 않도록 한 저진동 복합 추진축과 금속 플랜지의 접합방법에 관한 것이다.

선박이나 차량에서 추진력을 일으키는 추진축은 기관의 동력을 스크류나 차륜으로 전달시키는 부재이다.

선박에서 행해지고 있는 추진축의 설치 구조를 제3도에 따라 설명하면 스크류(2)와 기관실(4) 사이의 거리는 상당히 떨어져 있기 때문에 추진축(6)은 양단부에 금속 플랜지가 달린 몇 개의 부재로 분할 형성되어서 선저부에 마련된 축로(shaft tunnel)를 따라 배치된다. 상기 금속 플랜지는 차량용 추진축에서 유니버셜 조인트로 바뀐다.

일반적인 추진축(6)의 소재는 금속으로 되어 있으나 이것은 질량이 높아 큰 우력을 일으키는 문제점이 있어서 새로운 소재를 도입하려는 연구가 꾸준하게 행해지고 있다. 새로운 추진축 소재로는 섬유보강 복합재가 알려져 있고 이것은 가벼우면서도 기계적 강도가 우수하여 큰 토크를 진동 없이 일으켜야 하는 추진축의 특성을 가장 만족시키는 것으로 평가되고 있다. 그러나 섬유보강 복합재는 주지된 바와 같이 성형성이 좋지 않아서 추진축으로 성형하는 경우에 금속 플랜지를 일체로 부여할 수 없게 된다.

이 때문에 섬유보강 복합재를 이용한 저진동 추진축은 양단부의 금속 플랜지를 강재로 성형하고 중간의 튜브상부재를 섬유보강 복합재(이하 튜브상부재로 통칭함)로 성형하여 일체로 접합시키는 구성으로 하고 있다.

접합 방식은 일본국 공개특허 평성 6-10940호에 개시되어 있는 바와 같이 튜브상부재의 외주면에 구멍을 뚫고 볼트나 리벳 등의 체결요소를 삽입하여 금속 플랜지 또는 유니버셜 조인트와 연결시키고, 다시 체결요소의 외주면을 금속링으로 피복 보호하여 응력의 집중이 발생되지 않게 하는 것과, 영국 특허 제2,127,938호에 개시된 바와 같이 금속 플랜지의 축 접합부 외주면에 도포되는 접착층으로 글라스 비드를 첨가시켜서 금속 플랜지와 튜브상부재의 접합부 간격이 일정하게 유지되도록 하는 것이 알려져 있다.

이러한 방식에서 전자는 체결요소가 비록 금속링에 피복 보호되어 있다고 하지만 이것이 끼워진 구멍이나 커팅 에지 등에 하중이 집중하여 점차로 구멍이 넓혀지면서 크랙이 생기고, 이 크랙은 점차 확산되어 튜브상부재의 파손으로 이어지는 결과를 낳게 되고 또한 조립 수공이 복잡하다. 후자는 접합 시에 튜브상부재를 원주방향으로 비틀어 돌리면서 삽입해야 하고 이 과정에서 접착층의 글라스 비드는 미끄러지면서 접착층의 불연속부를 형성하므로 접착력이 저하되고, 불연속부의 경계는 주변 온도 변화에 따른 접착층의 반복적 신축과, 추진축이 회전과 장치를 반복하여 발생하는 스트레스의 영향을 받아 금속 플랜지의 축 접합부에서 차츰 박리되면서 일부 떨어져 나온 접착층 파편이 금속 플랜지의 표면과 마찰을 일으켜 손상시키게 되며, 그 정도가 심해지면 금속 플랜지의 접합면에서 녹이 발생하여 박리되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 금속 플랜지와 튜브상부재 사이를 접합시킨 구조의 저진동 추진축에서 볼 수 있는 문제점을 해결하려는 것으로서, 금속 플랜지와 튜브상소재 사이에 미접합부가 없이 완전하게 접합된 저진동 복합 추진축을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 금속 플랜지와 튜브상부재 사이를 접착시킴에 있어서 각 부재의 열팽창율 차이에 영향받지 않고 완전하게 접착시킬 수 있는 저진동 복합 추진축의 제조방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 구현하는 본 발명은 튜브상부재의 양단부 접합면과 금속 플랜지의 대응하는 접합면 사이가 적어도 2개층으로 구분된 접착층을 개재하여 일체로 접합된 구성으로 된다.

이와 같이 적어도 2개의 구분된 접착층 중에서 1차 접착층은 금속 플랜지의 접합면에 도포되어서 경화 처리되는 것이고, 2차 접착층은 궁극적으로 상기 1차 접착층과 튜브상부재의 접합면 사이를 일체로 접합시켜 주게 되는 것이다.

또, 본 발명의 제조 방법은 금속 플랜지의 접합면에 1차 접착층을 도포하고 열처리하여 경화시키고, 다시 그 위로 2차 접착층을 도포하고 튜브상부재를 끼워 맞춘 채로 열처리하여 경화시키는 공정으로 행해진다.

본 발명에서 접착층은 에폭시계, 우레탄계, 폴리에스터계, 시아노아크릴계가 적합하다. 또 접착층의 도포 범위는 금속 플랜지와 튜브상부재의 대응하는 접합면 전체나 일부분에 형성되도록 할 수도 있다.

제1도는 본 발명에 관련된 저진동 추진축의 구성을 나타내는 측단면도.

제2도는 본 발명에 관련된 저진동 추진축의 제조 예를 설명하기 위한 공정도.

제3도는 선박에 있어서의 스크류와 그 추진축의 배치 관계를 도시하는 개략 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 금속 플랜지 12 : 축 접합부

14 : 튜브상부재 16 : 접착층

16a : 1차 접착층 16b : 2차 접착층

상술한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 관련된 저진동 추진축의 구성을 도시하는 측단면도로서, 부호 10은 중심에 중공상의 축 접합부(12)를 가지는 금속 플랜지이다. 이 금속 플랜지(10)의 축 접합부(12) 외주에는 튜브상부재(14)가 삽입 연결되는 바, 견고한 접합 상태를 유지시켜 주기 위하여 상기 축 접합부(12)와 튜브상부재(14) 사이에는 접착층(16)이 개재된다. 이 접착층(16)은 축 접합부(12)의 외표면에 고착되어 접합 상태의 안정화를 도모하여 주는 1차 접착층(16a)과, 이 1차 접착층(16a)에 튜브상부재(14)를 견고하게 접합시켜 주는 2차 접착층(16b)으로 형성되는 것이다.

이러한 구성은 1차 접착층(16a)이 금속 플랜지(10)의 축 접합부(12) 외주면에 밀착 고정되고, 같은 성분의 2차 접착층(16b)이 그 위로 도포되어서 튜브상부재(14)와 접합되게 하는 것이므로 전혀 접착층(16)의 내부에 미접합부가 잔존하지 않게 된다. 따라서 본 발명에 관련된 저진동 추진축은 장기간 사용하여도 접착층(16)의 변화가 생기지 않고 항상 초기와 같은 상태의 성능을 유지하고 있게 된다.

제2도는 본 발명에 관련된 저진동 추진축의 제조 예를 도시하는 공정도로서, 준비된 금속 플랜지(10)의 축 접합부(12) 외주에 1차 접착층(16a)이 도포되고, 열처리 공정을 통해 경화된다. 이렇게 고착되는 1차 접착층(16a)은 경화 후의 육안 검사를 통해 표면에 크랙 등이 포함되어 있는지에 관해 체크 받는 것이 좋다.

상기 1차 접착층(16a)은 금속 플랜지(10)의 축 접합부(12) 외주에서 노출 상태로 열처리되어 경화하는 것이므로 내부에 기포 등이 함유되지 않은 긴밀상으로 고착되어서 이후에 도포되는 접착층과 친화력을 가지는 면으로 조성된다.

이렇게 조성된 1차 접착층(16a)의 상면으로 같은 성분의 2차 접착층(16b)을 도포하고 즉시로 튜브상부재(14)를 삽입 연결시킨 후에 열처리하여 2차 접착층(16b)이 경화되게 하여 제1도의 구조와 같은 저진동 추진축을 얻는다.

본 발명에서 접착층은 에폭시계, 우레탄계, 폴리에스터계, 시아노아크릴계 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 복합되게 도포할 수 있고, 또 접착층의 도포 범위는 도면에서 접합면 전체에 걸쳐 도포된 예로 묘사하고 있으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며 제한된 부분으로 한정 도포하여 접합할 수도 있다.

또, 열처리 공정에서 튜브상부재(14)가 열팽창 하게 되어도 그로 인해 야기되는 체적 팽창은 이미 그 외주에 고착된 1차 접착층(16a)에 의해 흡수되어 버린 것이므로 그것이 2차 접착층(16b)의 경화 과정에 어떤 영향을 주거나 하는 일이 없다.

이상 설명한 본 발명은 금속 플랜지의 축 접합부와 튜브상부재 사이로 개재되는 접착층이 미접합부를 내포하지 않은 양호한 상태로 고착되는 것이므로 상기 금속 플랜지와 튜브상부재 사이가 견고하게 연결되는 효과와, 장기간에 걸쳐 사용하더라도 상기 접착층의 변화가 발생하지 않아 사용 수명도 연장되는 효과, 그리고 접합을 행하는 공정이 종래의 방법과 차이가 없는 간단한 방식이므로 생산성도 좋고 특수한 설비를 요하지 않아 실시에 비용이 들지 않게 되는 효과를 가지고 있다.

Claims (4)

1. 중공상의 축 접합부를 가지는 금속제 플랜지가 섬유보강 복합재료 된 튜브상부재의 양단부로 접합 고정되는 구조를 가진 저진동 복합 추진축에 있어서, 상기 축 접합부의 외주면과 튜브상부재의 내주면 사이로 개재되는 접착층이 적어도 2개층으로 구분된 1차 접착층과 2차 접착층으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 저진동 복합 추진축.
2. 제1항에 있어서, 상기 접착층은 에폭시계, 우레탄계, 폴리에스터계, 시아노아크릴계 중의 하나 혹은 2종 이상이 사용된 것임을 특징으로 하는 저진동 복합 추진축.
3. 금속 플랜지의 접합면에 1차 접착층을 도포하고 열처리하여 경화시키고, 다시 그 위로 2차 접착층을 도포하고 튜브상부재를 끼워 맞춘 다음 열처리하여 경화시키는 공정으로 행해짐을 특징으로 하는 저진동 복합 추진축.
4. 제3항에 있어서, 상기 접착층은 에폭시계, 우레탄계, 폴리에스터계, 시아노아크릴계 중의 하나 혹은 2종 이상이 사용된 것임을 특징으로 하는 저진동 복합 추진축.

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