KR100954483B1 - 이중구조의 벨로우즈장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 이중구조의 벨로우즈장치는, 서로에 대하여 상대적으로 이동 가능한 대향하는 제1부재와 제2부재 사이에 설치되어, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 신축 변위되는 벨로우즈 장치에 있어서, 상기 제1부재에 고정결합되는 제1부재측 플랜지와, 상기 제1부재측 플랜지에 일단이 연결된 제1벨로우즈관과, 상기 제2부재에 고정결합되는 제2부재측 플랜지와, 상기 제2부재측 플랜지에 일단이 연결된 제2벨로우즈관과, 상기 제1벨로우즈관과 제2벨로우즈관의 사이에 위치하여 상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관의 타단이 결합되는 연결부재를 포함하여 구성되고,

상기 제1벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방향에 수직한 평면상을 따라 신축 변위되는 측방향으로의 신축 변위는 규제되며, 상기 제2벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 상기 측방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방향으로의 신축 변위는 규제되도록 구성된다.

이중구조, 벨로우즈장치, 축방향, 측방향, 신축 변위, 연결부재

Description

이중구조의 벨로우즈장치{BELLOWS DEVICE HAVING DUPLEX STRUCTURE}

본 발명은, 서로에 대하여 상대적으로 이동 가능한 대향하는 제1부재와 제2부재 사이에 설치되어, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 신축 변위되는 벨로우즈 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 제1부재와 제2부재의 이동에 따라 신축 변위되는 벨로우즈관을 축방향 신축 변위를 담당하는 부분과, 측방향 신축 변위를 담당하는 부분으로 구분하여 구성한 이중구조의 벨로우즈장치에 관한 것이다.

가동부재와 가동부재 또는 가동부재와 고정부재의 두 개의 부재를 신축적으로 연결하면서, 그 내부의 부재를 기밀하게 보호하는 기계요소로서 벨로우즈장치가 사용되고 있다. 통상 이러한 벨로우즈장치는, 두 부재측에 각각 결합되는 두 개의 플랜지와, 그 두 개의 플랜지 사이에 걸쳐 설치되는 신축성의 벨로우즈관으로 이루어져 있다.

벨로우즈관의 재질은 금속, 수지 등 다양하다. 그 중 금속 벨로우즈관은 금속박판을 용접하여 제조될 수 있으며, 고온, 고압, 고부식성, 고정밀성 등이 필요한 곳에 주로 사용된다. 특히, 금속벨로우즈관은, 밀봉의 신뢰도가 특별히 요구되 는 정밀부품으로서, 우주항공, 반도체장비, 초고진공 장비, 방사광 가속기, 계측기, 미케니컬 씰(Mechanical Seal) 등 산업전반에 걸친 광범위한 분야에서 사용되고 있다.

도 1 내지 도 3은, 종래의 벨로우즈장치의 구성 및 작동상태를 나타낸 것이다.

도 1은, LCD 제조장비나 반도체 제조장비의 일부인 처리챔버에 벨로우즈장치가 부착되어 작동하는 상태를 나타낸 것으로서, 처리챔버가 그 내부의 피처리체의 처리를 위하여 전후좌우 또는 상하로 이동될 때 함께 신축 신축 변위함과 동시에, 처리챔버 내부 분위기와 외부 진공챔버의 진공분위기를 차단하여 밀봉성을 유지하는 역할을 하고 있다.

도 2는, 이러한 벨로우즈장치의 일반적인 신축 변위의 태양을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 벨로우즈장치는, 도시하지 않은 제1부재에 연결된 제1부재측 플랜지(1), 도시하지 않은 제2부재에 연결된 제2부재측 플랜지(3)와 그 사이에 설치된 벨로우즈관(B)으로 구성된다. 상기 벨로우즈관(B)은 제1부재 또는 제2부재의 이동에 따라 이동되는 제1부재측 플랜지(1) 또는 제2부재측 플랜지(3)의 이동에 따라서, 도 2의 가)와 같이, 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향으로 신축 변위되거나, 도 2의 나)와 같이, 상기 축에 대하여 기울어진 경사방향으로 신축 변위되거나, 도 2의 다)와 같이, 상기 축에 대하여 수직한 측방향으로 신축 변위된다.

상기의 벨로우즈관의 신축 변위 태양을 정리하면, 결국 모든 벨로우즈관의 신축 변위태양은, 축방향으로의 신축 변위, 측방향으로의 신축 변위, 축방향과 측방향의 복합신축 변위로 표현할 수 있다.

한편, 종래의 벨로우즈관은, 상기와 같이 작용하는 신축 변위의 종류에 따라, 그에 부합하는 최적의 피로강도를 가지도록 설계되고 있다. 벨로우즈관이 축방향 또는 측방향의 단일방향으로만 신축 변위되는 경우에는 고려해야 할 설계인자의 수가 상대적으로 작으므로, 벨로우즈관의 피로강도 등의 특성을 목표치에 부합하도록 설계하는 것이 용이하다.

하지만, 벨로우즈관이 축방향 및 측방향의 두 방향의 신축 변위가 혼합된 복합신축 변위로 움직일 경우에는, 상충하는 두 종류의 힘과 신축 변위를 모두 고려하여야 하므로, 요구되는 특성을 얻기 위해 고려해야 할 설계인자가 많아지고, 이에 따라 벨로우즈관의 설계가능범위가 좁아질 뿐 아니라, 장기간 반복사용시에 벨로우즈관의 성능 및 수명이 단일신축 변위가 작용하는 벨로우즈관에 비해 급격이 떨어지는 경향을 나타낸다.

도 3은, 축방향의 신축 변위와 측방향의 신축 변위가 복합적으로 작용하는 경우의 금속 벨로우즈관의 변형 태양을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 상단 플랜지측 부근 벨로우즈관의 좌측부분은 벨로우즈관을 구성하는 박판 금속의 틈새 내지 피치가 좁아지고, 우측부분의 틈새 내지 피치는 반대로 넓어져서, 중심축을 기준으로 인장과 압축이 서로 반대방향에서 동시에 나타나는 현상이 발생하게 된다. 이 경우, 특히 거리가 좁은 틈새의 경우 좌측부분 의 박판 금속은 심하면 서로 접촉하게 되어 마모가 발생할 수 있다. 또한, 도 3의 하단 플랜지측 부근 벨로우즈관에도 이와 같은 현상이 발생하는 바(단, 인장 및 압축방향은 반대임), 이러한 벨로우즈관의 복합적인 변형은 벨로우즈관에 마모 및 과도한 피로를 유발하여 벨로우즈관을 파괴되는 원인이 되며, 따라서 복합신축 변위되는 벨로우즈관은, 단일신축 변위되는 벨로우즈관에 비하여 사용기간, 즉 수명이 단축되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 벨로우즈장치의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 벨로우즈장치의 벨로우즈관을 축방향 신축 변위를 담당하는 부분과, 측방향 신축 변위를 담당하는 부분으로 구분하여 벨로우즈관이 실질적으로 단일방향의 신축 변위만을 받도록 구성함으로써, 고려해야 할 장치 설계인자를 줄이면서도 동시에 내구성 및 수명 등의 성능을 향상시킨 벨로우즈장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 벨로우즈장치는,

서로에 대하여 상대적으로 이동 가능한 대향하는 제1부재와 제2부재 사이에 설치되어, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 신축 변위되는 벨로우즈 장치에 있어서,

상기 제1부재에 고정결합되는 제1부재측 플랜지와,

상기 제1부재측 플랜지에 일단이 연결된 제1벨로우즈관과,

상기 제2부재에 고정결합되는 제2부재측 플랜지와,

상기 제2부재측 플랜지에 일단이 연결된 제2벨로우즈관과,

상기 제1벨로우즈관과 제2벨로우즈관의 사이에 위치하여 상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관의 타단이 결합되는 연결부재를 포함하여 구성되고,

상기 제1벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방 향에 수직한 평면상을 따라 신축 변위되는 측방향으로의 신축 변위는 규제되며,

상기 제2벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 상기 측방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방향으로의 신축 변위는 규제되는 이중구조의 벨로우즈장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예의 이중구조의 벨로우즈장치는, 상기 제2벨로우즈관의 바깥측에 배치되며, 일단이 상기 제2부재측 플랜지에 고정결합되고 타단이 상기 연결부재에 결합되는 고정축을 구비하고, 상기 고정축의 타단은 상기 연결부재에 대하여 측방향으로의 상대 이동은 가능하지만 축방향으로 이동은 불가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 실시예의 이중구조의 벨로우즈장치는, 상기 연결부재의 고정축 타단이 결합되는 결합부에는, 상기 고정축이 측방향으로 이동할 수 있는 공간이 형성되고, 상기 결합부의 공간 상하에는 상기 공간을 덮으며 고정축에 결합되어 고정축의 축방향 이동을 규제하는 슬라이드 가이드가 결합되며, 상기 고정축은 상기 상하의 슬라이드 가이드와 결합부의 공간을 관통하여 상기 연결부재에 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 실시예의 이중구조의 벨로우즈장치는, 상기 연결부재가, 원판 형상으로 이루어지고, 상기 원판의 둘레를 따라 상기 고정축의 수에 대응하는 수의 고정축 결합부가 돌출형성되며, 상기 결합부에는 원판의 중심방향을 향하여 오목하게 만곡된 오목부가 형성되어 상기 오목부 내에서 상기 고정축이 측방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

상기 실시예의 이중구조의 벨로우즈장치에서는, 상기 고정축과 오목부 내주면 사이 거리가, 상기 제2벨로우즈관의 측방향 최대 신축 변위거리보다 큰 것이 바람직하다.

상기 실시예의 이중구조의 벨로우즈장치에서는, 상기 고정축이 제2벨로우즈관의 전후 좌우에 각 한 쌍씩 배치되고, 이에 대응하여, 상기 연결부재의 고정축 결합부도, 상기 원판 형상 연결부재의 전후 좌우에 각 한 쌍씩 형성된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 벨로우즈장치는, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라, 상기 연결부재 또는 제1부재측 플랜지 중 하나가 측방향으로 움직일 때에는, 상기 연결부재 또는 제1부재측 플랜지 중 다른 하나의 부재가 측방향으로 같이 움직이도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 벨로우즈관을 단일 구조가 아닌 이중구조로 제작하여, 측 방향 신축 변위와 축 방향 신축 변위를 각기 다른 구역에서 담당하도록 하여, 벨로우즈관의 과도한 변형을 방지하며, 이에 따라 벨로우즈관 간의 접촉 및 피로도를 줄여 결과적으로 벨로우즈관의 수명 및 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 효과를 가진다.

또한, 벨로우즈관을 축방향 신축 변위를 담당하는 부분과, 측방향 신축 변위를 담당하는 부분으로 제작하고, 한 방향으로 신축 변위되는 벨로우즈관은 다른 방향으로는 신축 변위되지 않도록 함으로써, 벨로우즈관의 각 부분이 실질적으로 단 일방향으로만 신축 변위되도록 구성함으로써, 복합변위시 고려해야 할 복잡한 장치 설계인자의 수를 줄여 장치 설계를 간이하게 할 수 있다.

본 발명의 이중구조 벨로우즈장치는, 서로에 대하여 상대적으로 이동 가능한 대향하는 제1부재와 제2부재 사이에 설치되는 벨로우즈장치의 벨로우즈관을, 연결부재에 의하여 연결되는 2개의 벨로우즈관, 즉 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관으로 구성하고, 상기 각 벨로우즈관의 신축 변위방향을 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향 또는 상기 축방향에 수직한 측방향으로만 한정되도록 구성한 점에 특징이 있다. 즉, 제1벨로우즈관을 축방향으로의 신축 변위는 가능하지만 측방향으로의 신축 변위는 제한되도록 구성하고, 반대로 제2벨로우즈관은 측방향으로의 신축 변위는 가능하지만 축방향으로의 신축 변위는 제한되도록 구성한다면, 축방향 및 측방향의 신축 변위가 복합적으로 작용하는 경우에도, 상기 각 벨로우즈관이 각 방향의 신축 변위를 분담하게 되므로, 결과적으로 본 발명의 전체 벨로우즈관의 각 부분은 실질적으로 단일방향의 신축 변위만을 행하게 되어 종래 기술에서와 같은, 벨로우즈관의 마모나 피로 발생을 줄일 수 있고 수명도 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, '제1부재와 제2부재가 상대이동'한다는 의미는, 제1부재 및 제2부재 중 어느 하나의 부재가 고정되고 나머지 하나의 부재가 고정된 부재에 대하여 이동하는 경우는 물론, 두 개의 부재가 동시에 이동하여 서로에 대하여 접근 및 이간하는 경우를 모두 포함한다. 또한, 제1부재 및 제2부재의 이동방향은, 서로를 수직으로 연결하는 축방향으로의 이동 및 상기 축방향에 수직한 평면상을 따라 이동하는 측방향으로의 이동은 물론, 상기 축방향 또는 측방향에 대하여 기울어진 경사방향으로의 이동을 모두 포함한다. 제1부재 또는 제2부재가 경사방향으로상대이동하는 경우도, 결국은 상기 축방향 이동 및 측방향 이동이 복합된 형태로 볼 수 있으며, 이러한 경우에는 제1부재 또는 제2부재의 경사방향 이동에 따라 작용하는 각 방향의 힘에 따라, 상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관이 각각 축방향 및 측방향으로 신축 변위될 수 있다.

제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관의 신축 변위방향을 각각 하나의 방향으로만 신축 변위되도록 규제하는 것은, 이하의 실시예와 같은 규제기구에 의하여 달성될 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예인 이중구조의 벨로우즈장치를 나타내는 개략도이고, 도 5는 상기 실시예의 요부인 연결부재 결합부(2a)의 상세도이고, 도 6 및 도 7은 상기 실시예의 벨로우즈장치의 측방향신축 변위태양을 나타내는 도면이고, 도 8은 상기 실시예의 벨로우즈장치의 축방향신축 변위태양을 나타내는 도면이다.

도 4에 있어서, 최하단에 위치한 제1부재측 플랜지(1)는 그 하부의 도시하지 않은 제1부재에 고정결합되고, 최상단의 제2부재측 플랜지(3)는 그 상부의 도시하지 않은 제2부재에 고정결합되어 있다. 제1벨로우즈관(7)의 일단은 상기 제1부재측 플랜지(1)에 연결되고, 타단은 상기 제1부재측 플랜지(1)와 제2부재측 플랜지(3)의 사이에 배치된 연결부재(2)에 결합된다. 또한, 제2벨로우즈관(4)의 일단은 상기 제2부재측 플랜지(3)에 연결되고, 타단은 상기 연결부재(2)의 제1벨로우즈관(7) 결합면의 이면에 결합된다. 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4)은 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향으로 연이어 배치된다. 본 실시예에서는, 양 벨로우즈관의 직경은 동일하게 되어 있지만, 벨로우즈관 내부에 밀봉되는 부품의 크기나 그 배치관계 등에 따라 양 벨로우즈관의 직경을 다르게 할 수도 있다.

상기 제2벨로우즈관(4)의 바깥쪽에는, 일단이 상기 제2부재측 플랜지(3)에 고정결합되고 타단이 상기 연결부재(2)에 결합되는 고정축(5)이 상기 제2벨로우즈관(4)과 나란하게 설치된다. 상기 고정축(5)의 타단은 상기 연결부재(2)에 대하여 측방향으로의 상대 이동은 가능하지만 축방향으로 이동은 불가능하게 결합됨으로써, 제2벨로우즈관(4)의 축방향 신축 변위 규제기구를 형성한다. 예컨대, 상기 연결부재(2)의 고정축(5) 타단이 결합되는 결합부에 상기 고정축(5)이 측방향으로 이동할 수 있는 공간을 형성하여 두면, 상기 제2부재측 플랜지(3)에 고정결합된 고정축(5)은 제2부재측 플랜지(3)의 측방향 이동에 따라 측방향으로 이동될 수 있다. 하지만, 상기 연결부재(2)의 결합부 공간 상하에 상기 공간을 덮으며 고정축(5)에 결합되어 고정축(5)의 축방향 이동을 규제하는 슬라이드 가이드(6)를 결합시키면, 고정축(5)의 축방향 이동은 불가능하게 된다. 즉, 연결부재 결합부(2a) 상하의 슬라이드 가이드(6)와 그 결합부(2a)의 공간을 관통하여 상기 연결부재(2)에 결합된 고정축(5)은, 상기 연결부재(2)에 형성된 공간 내에서 이동할 수 있으므로, 연결부재(2)에 대하여 서로 측방향으로 상대이동하는 것은 가능하지만, 상기 슬라이드 가 이드(6) 때문에 축방향으로 이동은 불가능하게 되는 것이다. 따라서, 제2부재측 플랜지(3)와 연결부재(2) 사이의 거리는 그 사이의 고정축(5)의 거리 만큼 항상 일정하게 유지되므로, 제2부재측 플랜지(3)와 연결부재(2) 사이에 설치되는 제2벨로우즈관(4)의 축방향 신축 변위도 불가능하게 된다. 즉, 제2부재측 플랜지(3), 이 플랜지에 고정결합된 고정축(5), 상기 고정축(5)에 결합된 슬라이드 가이드(6) 및 연결부재(2)는 전체가 한 덩어리가 되어 제2벨로우즈관(4)의 축방향 신축 변위 규제기구를 형성한다.

한편, 제2부재측 플랜지(3), 이 플랜지에 고정결합된 고정축(5) 및 상기 고정축(5)에 결합된 슬라이드 가이드(6)는 일체가 되어 상기 연결부재(2)의 공간 내에서 상기 연결부재(2)에 대하여 측방향으로 이동할 수 있다. 물론, 상기 연결부재(2)도 상기 일체로 된 구성에 대하여 측방향으로 이동할 수 있다. 상기 슬라이드가이드(6)와 연결부재(2)의 고정축 결합부(2a) 사이에는 소정간격의 유격을 두거나 윤활유를 주입하여 둠으로써, 상기 일체로 된 구성과 연결부재(2)와의 상대이동이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.

제2부재측 플랜지(3)와 연결부재(2) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위해서, 고정축(5)은 최소 1개 이상 필요하며, 본 실시예에서는 상기 고정축(5)은 제2벨로우즈관(4)의 바깥쪽 전후 좌우에 각 한 쌍씩 총 2쌍이 배치되어 있다.

상기 연결부재(2)는 원판 형상으로 형성되어 있으며, 상기 원판의 둘레를 따라 상기 고정축(5)의 수에 대응하는 수의 고정축 결합부(2a)가 돌출형성되어 있다. 도 4의 아래 도면은 상기 연결부재(2)의 평면도로서, 본 실시예에서는, 고정축 결 합부(2a)가 고정축(5)의 수에 대응하여 원판의 전후 좌우에 2쌍이 배치되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 고정축 결합부(2a)에 고정축(5)이 이동할 수 있는 공간으로서, 상기 원판의 중심을 향하여 오목하게 만곡된 형태의 오목부(M)가 형성되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 벨로우즈장치가 정지상태에 있을 때는, 상기 고정축(5)은 상기 오목부(M)의 중심에 위치하고 있지만, 예컨대 제2부재측 플랜지(3)가 측방향으로 이동할 때는 상기 고정축(5)이 오목부(M)의 내주면 또는 바깥쪽을 향하여 좌우로 이동된다. 상기 고정축(5)과 오목부(M) 내주면 사이 거리는, 고정축(5)의 최대 이동 가능 스트로크에 해당된다. 상기 제2벨로우즈관(4)의 측방향 최대 신축 변위거리는 상기 최대 이동가능 스트로크보다는 클 수 없다. 상기 고정축(5)이 이동하여 오목부(M)의 내주면에 충돌하면 소음이 발생하고 파손 위험이 생기는 등 벨로우즈장치에 좋지 않은 영향을 미치므로, 상기 제2벨로우즈관(4)의 측방향 최대 신축 변위거리는 상기 고정축(5)과 오목부(M) 내주면 사이 거리보다는 작게 설정된다. 장치설계상으로는, 상기 고정축(5)이 상기 오목부(M) 내주면 직전에서 멈추도록 제2벨로우즈관(4)의 측방향 최대 신축 변위거리를 설정하고 있다.

본 발명은 또한, 상기 제1벨로우즈관(7)의 축방향 신축 변위는 허용하면서, 측방향으로의 신축 변위는 규제하는 규제기구를 구비하고 있다.

예컨대, 상기 규제기구를, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라, 상기 연결부재(2) 또는 제1부재측 플랜지(1) 중 하나가 측방향으로 움직일 때, 상기 연결부재(2) 또는 제1부재측 플랜지(1) 중 다른 하나의 부재가 측방향으로 같이 움직이게 하도록 구성하면, 제1부재측 플랜지(1), 연결부재(2) 및 제1부재측 플랜지(1) 와 연결부재(2) 사이에 배치된 제1벨로우즈관(7)이 한 덩어리가 되어 측방향으로 이동하게 되므로, 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향으로의 신축 변위는 규제된다. 이러한 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위 규제기구는, 도 4 내지 도 8에 개시된 것과 같이, 제1벨로우즈관(7)과 제2벨로우즈관(4)의 강성 차이를 이용하여 구성할 수도 있고, 도 9 내지 도 17에 개시된 것과 같이, 소정의 기계적인 장치를 부가하여 구성할 수도 있다.

도 4의 실시예의 경우, 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향 변형에 대한 저항성을 나타내는 측방향 변형 강성은, 제2벨로우즈관(4)의 측방향 변형 강성보다 훨씬 크게 설정되어 있다. 여기서, 상기 양 벨로우즈관의 강성 차이를, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 의하여 상기 제1부재측 플랜지(1) 또는 제2부재측 플랜지(3)가 측방향으로 이동됨에 따라, 상기 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4)에 측방향의 힘이 가해지고, 이 측방향 힘에 의하여 상기 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 신축 변위될 때, 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위는 거의 일어나지 않을 정도의 큰 강성 차이로 설정하면, 제1벨로우즈관(7)의 측방형 신축 변위 규제를 달성할 수 있다. 이해를 쉽게 하기 위하여, 예컨대 제1벨로우즈관(7)을 철제의 스프링이라고 가정하고 제2벨로우즈관(4)을 고무줄이라고 가정하면, 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4)에 측방향으로의 힘이 동시에 가해질 때에는, 고무줄 쪽이 측방향으로 길게 늘어나는 반면, 철제 스프링은 거의 늘어나지 않는다. 물론, 철제 스프링이 측방향으로 늘어날 정도의 큰 힘을 가하면 철제 스프링이 늘어날 수 있지만, 본 발명에서 상정하고 있는 측방향 변형력은, 고무줄, 즉 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 늘어날 수 있는 정도로서, 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 최대로 신축 변위되는 경우에도, 철제 스프링, 즉 제1벨로우즈관(7)은 측방향으로 거의 늘어나지 않는 정도의 힘의 크기 범위 내에 있기 때문에, 상기와 같은 큰 힘은 본 발명의 논외이다.

상기 벨로우즈관의 측방향 변형 강성은, 상기와 같이 양 벨로우즈관의 재질을 달리하거나, 또는 그 설계규격을 달리하는 등 여러 인자들을 적절히 변경함으로써, 상기와 같은 강성 차이를 가지도록 조정할 수 있다.

본 실시예의 측방향 신축 변위 태양은 도 6 및 도 7에 나타나 있다. 제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 고정되어 있고, 제2부재 및 제2부재측 플랜지(3)가 이동하는 경우를 고려하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2부재측 플랜지(3)가 좌측으로 이동함에 따라, 제2벨로우즈관(4)이 좌측 측방향으로 신장 변위된다. 이 때, 상기 제2부재측 플랜지(3)에 고정결합된 고정축(5)과, 상기 고정축(5)에 결합된 슬라이드 가이드(6)도 함께 측방향으로 이동된다. 도 6 아래의 연결부재(2) 평면도에 나타난 바와 같이, 이 경우 고정축 결합부(2a)의 오목부(M) 내에서 고정축(5)은 좌측으로 이동한다. 총 4곳의 오목부(M) 중에서 좌측의 오목부(M)를 제외하고, 상하 및 우측의 오목부(M)에서 고정축(5)은 그 오목부(M)의 내주면에 닿기 직전까지 이동하여 정지한다. 이 때의 제2벨로우즈관(4)의 측방향 변위거리가 좌측 측방향으로 최대변위거리가 된다.

한편, 제1벨로우즈관(7)은 제2벨로우즈관(4)에 비하여 측방향 변형에 대한 저항성, 즉 측방향 변형 강성이 훨씬 크므로, 제2벨로우즈관(4)의 측방향변위에도 불구하고, 제1벨로우즈관(7)은 측방향으로 거의 변위되지 않는다.

도 7에는, 제2부재측 플랜지(3)가 우측으로 이동함에 따라, 제2벨로우즈관(4)이 우측으로 신장 변위하는 것이 개시되어 있다. 이 경우에는, 연결부재(2)의 상하 및 좌측의 고정축(5) 결합부(2a)에 형성된 오목부(M) 내에서 그 오목부(M)의 내주면 직전까지 상기 고정축(5)이 이동하며, 이 때의 제2벨로우즈관(4)의 측방향 변위거리가 우측 측방향으로 최대변위거리가 된다. 이 경우 역시 제1벨로우즈관(7)은 측방향으로 거의 변위되지 않는다.

도 6 및 도 7의 실시예에서는, 제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 고정되어 있고, 제2부재 및 제2부재측 플랜지(3)가 좌우로 이동하는 경우를 상정하였지만, 반대로 제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 좌우로 이동하고, 제2부재 및 제2부재측 플랜지(3)가 고정되어 있는 경우를 가정하더라도 상기 벨로우즈장치의 측방향 변위태양은 거의 동일하다. 즉, 제1부재의 측방향 이동에 따라 제1부재측 플랜지(1)가 측방향으로 이동하면, 이에 연결된 제1벨로우즈관(7)과 연결부재(2)가 측방향으로 함께 이동한다. 상기 제1벨로우즈관(7)은 본 벨로우즈장치에 가해지는 정도의 측방향 힘으로는, 측방향으로 거의 변위되지 않을 정도의 측방향 강성을 가지도록 설정되어 있기 때문에, 제1부재측 플랜지(1)의 측방향 이동에도 불구하고 측방향으로 거의 늘어나지 않는다. 따라서, 제1부재측 플랜지(1) 및 제1벨로우즈관(7)이 측방향으로 이동하면, 제1벨로우즈관(7)에 연결된 연결부재(2)도 함께 이동할 수 밖에 없다. 또한, 연결부재(2)가 측방향으로 이동하면, 측방향 변형 강성이 훨씬 낮은 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 신축 변위하게 되어, 결국 도 6 및 도 7의 변형 태 양과 거의 동일한 형태로 변위한다. 이 때, 연결부재(2)는 그 연결부재(2)의 오목부(M) 내주면이 상기 고정축(5)에 닿기 직전까지 측방향으로 이동하며, 이 때의 제2벨로우즈관(4)의 측방향 변위 거리가 최대 변위거리가 되는 점은 도 6 및 도 7의 예에서와 동일하다.

상기 측방향으로의 신축 변위기구는, 상기 도 6 및 도 7과 같이, 축방향에 수직한 좌우방향으로의 변위는 물론, 축방향에 수직한 전후방향(즉, 지면(紙面)으로 들어가고 나오는 방향으로서, 도 6 및 도 7에 개시된 연결부재(2)의 평면도를 기준으로 하였을 때의 상하방향 이동을 의미함)으로의 변위시에도 적용된다. 즉, 본 발명에서 말하는 측방향으로의 변위는, 상기 축방향에 수직한 평면상에서의 이동을 모두 포함하는 개념이다. 예컨대, 상기 도 6의 평면도로 도시된 원판 형상 연결부재(2)의 상하 좌우 사이에 원판의 중심에 대하여 대칭되는 고정축 결합부(2a)를 한 쌍 더 형성하고, 이에 대응하여 고정축(5)도 상기 결합부에 상응하는 위치에 한 쌍 더 형성한다면, 그 상하 좌우 사이의 원판 직경방향으로 연결부재(2) 및 고정축(5)이 서로 상대이동될 수 있다.

도 8에는, 본 실시예의 축방향 신축변위태양이 나타나 있다. 제2부재 및 제2부재측 플랜지(3)가 고정되어 있고, 제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 제2부재측을 향하여 접근하거나(도 8(a)의 경우) 또는 이로부터 이간되는 경우(도 8(b)의 경우)에, 상기 제2벨로우즈관(4)은, 제2부재측 플랜지(3), 고정축(5), 슬라이드 가이드(6) 및 연결부재(2)로 구성되는 축방향 신축변위 규제기구의 작용으로 변위되지 않으며, 따라서 제2벨로우즈관(4)의 축방향 길이는 항상 일정하다. 반면, 제1부재 측 플랜지(1)의 상하 이동에 따라, 상기 제1벨로우즈관(7)은 축방향으로 신장 및 압축된다.

이러한 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4)의 축방향 신축 변위기구 및 측방향 신축 변위기구는, 상기와 같이, 제1부재와 제2부재의 어느 하나가 고정되고 다른 하나가 측방향으로 이동되는 경우는 물론, 두 부재가 모두 축방향 또는 측방향으로 이동하지만 그 이동방향이나 거리 등이 상대적으로 달라서, 양 부재가 상대적으로 서로 접근 및 이간하는 경우에도 적용된다. 즉, 상기 축방향 신축변위기구 및 측방향 신축변위 기구는, '제1부재와 제2부재가 상대이동'하는 경우에 모두 적용된다.

한편, 상기 실시예에서는, 상기 고정축(5)이 연결부재(2)의 상하 좌우에 대응하는 위치에 2쌍 형성되어 있지만, 반드시 쌍으로 형성되어야 하는 것은 아니며, 그 수는 설계상 요청이나, 상기 연결부재(2)의 고정축 결합부(2a)에 형성된 공간의 형태 등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 고정축 결합부(2a)의 공간을, 도면에 도시된 것과 같이, 한쪽 면이 터진 오목부(M)의 형태가 아니라, 고정축 결합부(2a)로 둘러싸인 원형형태로 할 경우에는, 그 원형의 중심에 하나의 고정축(5)을 위치시키고 그 고정축(5)을 상기 원형의 반경방향으로 왕복이동시키는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 제2부재측 플랜지(3)와 연결부재(2) 간의 간격을 유지하기 위한 고정축(5)은 하나만 있어도 충분하다. 다만, 이러한 경우에도 상기 간격을 안정적으로 유지하고, 축방향에 수직한 평면상에서 측방향으로 연결부재(2) 및 고정축(5)이 안정적으로 상대이동할 수 있게 한다는 측면에서, 고정 축(5) 및 연결부재 결합부(2a)를 쌍으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는, 제1벨로우즈관(7)의 강성에 의하여 상기 제1부재측 플랜지(1)와 연결부재(2)가 측방향으로 같이 움직이도록 구성함으로써, 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위를 규제하였지만, 소정의 기계적인 장치를 부가하여 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축변위를 규제할 수 있다. 즉, 상기 연결부재(2)와 제1부재측 플랜지(1)의 사이에 걸쳐 축방향으로 배치되고, 일단 또는 양단이 상기 연결부재(2) 및 제1부재측 플랜지(1) 중 적어도 한쪽의 부재를 관통하여 축방향으로 더욱 연장되며, 상기 적어도 한쪽의 부재와 축방향으로 서로 상대이동 가능하게 설치됨과 동시에, 상기 적어도 한쪽의 부재의 측방향으로의 이동에 따라 측방향으로 함께 이동 가능하게 설치되는 축부재를 설치하면, 제1벨로우즈관(7)의 변위태양을 규제할 수 있다.

그러한 측방향 신축변위 규제기구로서는, 예컨대 도 9 내지 도 17에 개시된 것과 같은 실시예들이 있다. 이 실시예들에 있어서도, 제2벨로우즈관(4)의 축방향 변위 규제기구는 도 4 내지 도 8의 실시예와 동일하며, 다만 제1벨로우즈관(7)의 측방향 변위 규제기구가 다르다. 따라서, 각 실시예에 있어서, 공통되는 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 도 9 내지 도 17에 개시된 실시예에서는, 제2부재 및 제2부재측 플랜지(3)가 고정되고, 제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 측방향 또는 축방향으로 이동된다고 가정한다.

도 9에 도시된 실시예에서는, 상기 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4) 내측 중앙의 연결부재(2) 부분을 관통하여, 제1벨로우즈관(7) 및 제2벨로우즈관(4)보다 작은 직경을 가지는 연결부재 부싱관(2-1)이 설치되어 있다. 또한, 상기 연결부재 부싱관(2)의 직하(直下)의 제1부재측 플랜지(1)를 관통하여, 상기 제1벨로우즈관(7)보다 작은 직경을 가지는 플랜지 부싱관(1-1)이 설치되어 있다. 본 실시예에서, 상기 축부재는 상기 플랜지 부싱관(1-1) 및 연결부재 부싱관(2-1)을 관통하여 연장 형성되고, 양단이 상기 제1 및 제2부재쪽으로 각각 더욱 연장되는 샤프트(S)로 구성되어 있다.

상기 샤프트(S)와 상기 플랜지 부싱관(1-1) 및 연결부재 부싱관(2-1)의 사이에는 윤활유가 개재되거나, 소정의 유격이 형성되어 있어, 상기 샤프트(S)와 각 부싱관은 축방향으로 서로 상대이동할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 샤프트(S)는, 상기 연결부재(2)와 제1부재측 플랜지(1) 사이에 세로로 걸쳐져 설치되는 것은 물론, 그 양단이 각각 제1부재와 제2부재를 향하여 길게 연장되어 있으며, 측방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

도 10에는, 샤프트(S)를 구비한 상기 실시예의 측방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

도시된 바와 같이, 제1부재측 플랜지(1)가 측방향으로 이동하면, 상기 플랜지에 걸려 샤프트(S)가 측방향으로 이동되고, 이에 따라 상기 샤프트(S)가 상기 연결부재(2)를 측방향으로 밀어 상기 연결부재(2)도 측방향으로 이동된다. 결국, 상기 샤프트(S)에 의하여, 상기 제1부재측 플랜지(1)와 연결부재(2)는 좌우의 측방향으로 언제나 함께 이동하게 되며, 이에 따라 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위는 완전히 제한된다. 이 때, 상기 제1부재측 플랜지(1)-샤프트(S)-연결부재(2)의 이동에 따라, 상기 연결부재(2)에 연결된 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 변위되어 본 발명의 효과를 달성하게 된다. 본 실시예에서는, 제1벨로우즈관(7)이 기계적 장치에 의하여 측방향으로의 변위가 규제되므로, 제2벨로우즈관(4)과의 측방향 변형 강성 차이를 고려할 필요도 없다.

한편, 상기 샤프트(S)의 제2부재쪽으로의 연장길이는, 제2부재측 플랜지(3)의 측방향 이동을 방해하지 않도록 형성되어야 한다. 예컨대, 상기 샤프트(S)는 제1부재측 플랜지(1)를 지나 최소한 연결부재(2)를 관통하는 정도의 길이로 연장형성되되, 제2부재측 플랜지(3)에 닿기 전까지 연장되기만 하면, 제1부재측 플랜지(1)와 연결부재(2)의 측방향으로의 동시 이동을 달성할 수 있다. 다만, 보다 안정적인 작동을 위하여 샤프트(S)를 제2부재측 플랜지(3)를 관통하여 길게 연장 형성하는 경우에는, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2부재측 플랜지(3)에 관통공(3-1)을 형성시키고, 그 관통공(3-1)의 직경은 샤프트(S)의 측방향으로의 최대 스트로크보다 크게 형성시킬 필요가 있다. 이러한 구성에 의하여, 만약 제2부재측 플랜지(3)가 측방향으로 이동하는 경우에도 샤프트(S)에 의하여 방해됨이 없이, 안정적으로 측방향 이동이 가능하게 된다.

도 11에는, 샤프트(S)를 구비한 실시예의 축방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 축방향으로 압축(도 11(a)) 및 신장(도 11(b))되는 경우, 상기 제1부재측 플랜지(1)는 상기 연결부재(2)에 대하여 축방향 으로 접근 및 이간되며, 상기 제1벨로우즈관(7)은 축방향으로 신축하게 된다. 이 때, 제2벨로우즈관(4)은, 제2부재측 플랜지(3)-고정축(5)-슬라이드 가이드(6)-연결부재(2)로 구성되는 축방향 신축 변위 규제기구에 의하여 축방향으로의 신축변위가 완전히 제한된다.

이에 따라, 각 벨로우즈관은 축방향 및 측방향 중 한 방향으로만 변위하게 되며, 다른 하나의 방향으로는 변위하지 않게 되어, 본 발명의 효과를 달성한다.

도 12에 도시된 실시예에서는, 상기 축부재는, 상기 제1부재측 플랜지(1)의 제1부재측 결합면에 고정결합되는 플랜지부(8-1)와, 제1부재측 플랜지(1)를 관통하여 연장되고 연결부재(2)에 설치된 연결부재 부싱관(2-1)을 관통하여 제2부재쪽으로 더욱 연장되는 샤프트부(8-1)로 이루어진 샤프트 플랜지(8)이다.

또한, 본 실시예에서 상기 연결부재(2)에 연결부재 부싱관(2-1)이 형성된 점은, 상기 도 9의 실시예와 동일하다.

상기 샤프트 플랜지(8)의 플랜지부(8-1)와 제1부재측 플랜지(1)는 고정결합되므로, 샤프트 플랜지(8)와 제1부재측 플랜지(1)는 함께 이동된다.

상기 샤프트부(8-1)와 상기 연결부재 부싱관(2-1))의 사이에는 윤활유가 개재되거나, 소정의 유격이 형성되어 있어, 상기 샤프트부(8-1)와 연결부재 부싱관(2-1)은 축방향으로 서로 상대이동할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 샤프트부(8-1)는, 상기 연결부재(2)와 제1부재측 플랜지(1) 사이에 세로로 걸쳐져 설치되는 것은 물론, 제2부재를 향하여 길게 연장되어 있으며, 측방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

도 13에는, 샤프트 플랜지(8)를 구비한 상기 실시예의 측방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

도시된 바와 같이, 제1부재측 플랜지(1)가 측방향으로 이동하면, 상기 샤프트 플랜지(8)가 측방향으로 이동되고, 이에 따라 상기 샤프트부(8-1)가 상기 연결부재(2)를 측방향으로 밀어 상기 연결부재(2)도 측방향으로 이동된다. 결국, 상기 샤프트부(8-1)에 의하여, 상기 제1부재측 플랜지(1)와 연결부재(2)는 좌우의 측방향으로 언제나 함께 이동하게 되며, 이에 따라 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위는 완전히 제한된다. 이 때, 상기 제1부재측 플랜지(1)-샤프트 플랜지(8)-연결부재(2)의 이동에 따라, 상기 연결부재(2)에 연결된 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 변위되어 본 발명의 효과를 달성하게 된다.

한편, 상기 샤프트의 제2부재쪽으로의 연장길이 역시, 제2부재측 플랜지(3)의 측방향 이동을 방해하지 않도록 형성되어야 한다. 이에 따라 도 13에서는, 상기 샤프트부(8-1)가 제1부재측 플랜지(1)를 지나 최소한 연결부재(2)를 관통하는 정도의 길이로 연장형성되되, 제2부재측 플랜지(3)에 닿기 전까지만 연장되어 있다.

도 14에는, 샤프트 플랜지(8)를 구비한 실시예의 축방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 축방향으로 압축(도 14(a)) 및 신장(도 14(b))되는 경우, 상기 제1부재측 플랜지(1)는 상기 연결부재(2)에 대하여 축방향으로 접근 및 이간되며, 상기 제1벨로우즈관(7)은 축방향으로 신축하게 된다. 이 때, 제2벨로우즈관(4)은, 제2부재측 플랜지(3)-고정축(5)-슬라이드 가이드(6)-연결 부재(2)로 구성되는 축방향 신축 변위 규제기구에 의하여 축방향으로의 신축변위가 완전히 제한된다.

이에 따라, 각 벨로우즈관은 축방향 및 측방향 중 한 방향으로만 변위하게 되며, 다른 하나의 방향으로는 변위하지 않게 되어, 본 발명의 효과를 달성한다.

도 15에 도시된 실시예에서는, 상기 축부재는, 일단이 상기 제1벨로우즈관(7) 외측의 연결부재(2) 부분에 고정결합되고, 타단은 제1벨로우즈관(7) 외측의 제1부재측 플랜지(1) 부분을 관통하여 설치된 플랜지 부싱관(1-2)을 관통하여 상기 제1부재쪽으로 더욱 연장되는 외부 고정축(9)이다.

본 실시예에서는, 도 9 및 도 12의 실시예와는 달리, 축부재가 벨로우즈관의 외부에 배치되어 있다. 상기 외부 고정축(9)의 일단은 연결부재(2)에 고정결합되므로, 상기 외부 고정축(9)은 상기 연결부재(2)와 함께 이동된다.

상기 외부 고정축(9)과 상기 플랜지 부싱관(1-2)의 사이에는 윤활유가 개재되거나, 소정의 유격이 형성되어 있어, 상기 외부 고정축(9)과 플랜지 부싱관(1-2)은 축방향으로 서로 상대이동할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 외부 고정축(9)은, 상기 연결부재(2)와 제1부재측 플랜지(1) 사이에 세로로 걸쳐져 설치되는 것은 물론, 타단이 제1부재를 향하여 길게 연장되어 있으며, 측방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

도시의 편의를 위하여 도 15 상부의 개략도에서는, 하나의 외부 고정축(9)을 나타내었지만, 도 15 하부의 연결부재(2) 평면도에 나타난 바와 같이, 연결부재(2)의 고정축 결합부(2a)의 사이에 하나 이상의 외부 고정축(9)을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 연결부재(2)의 원판 중심에 대하여 대칭으로 쌍을 이루도록 배치할 수 있다. 이에 대응하여 상기 연결부재(2)에도 외부 고정축(9)의 수와 같은 수의 외부 고정축 결합부(2b)를 형성시킬 수 있다.

도 16에는, 외부 고정축(9)을 구비한 상기 실시예의 측방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

도시된 바와 같이, 제1부재측 플랜지(1)가 측방향으로 이동하면, 상기 외부 고정축(9)이 제1부재측 플랜지(1)을 관통하여 설치된 플랜지 부싱관(3-2)의 내주에 밀려 함께 측방향으로 이동되고, 이에 따라 상기 외부 고정축(9)에 고정결합된 연결부재(2)가 측방향으로 이동된다. 결국, 상기 외부 고정축(9)에 의하여, 상기 제1부재측 플랜지(1)와 연결부재(2)는 좌우의 측방향으로 언제나 함께 이동하게 되며, 이에 따라 상기 제1벨로우즈관(7)의 측방향 신축 변위는 완전히 제한된다. 이 때, 상기 제1부재측 플랜지(1)-외부 고정축(9)-연결부재(2)의 이동에 따라, 상기 연결부재(2)에 연결된 제2벨로우즈관(4)이 측방향으로 변위되어 본 발명의 효과를 달성하게 된다.

도 17에는, 외부 고정축(9)을 구비한 실시예의 축방향 신축변위 태양이 나타나 있다.

제1부재 및 제1부재측 플랜지(1)가 축방향으로 압축(도 17(a)) 및 신장(도 17(b))되는 경우, 상기 제1부재측 플랜지(1)는 상기 연결부재(2)에 대하여 축방향으로 접근 및 이간되며, 상기 제1벨로우즈관(7)은 축방향으로 신축하게 된다. 이 때, 제2벨로우즈관(4)은, 제2부재측 플랜지(3)-고정축(5)-슬라이드 가이드(6)-연결 부재(2)로 구성되는 축방향 신축 변위 규제기구에 의하여 축방향으로의 신축변위가 완전히 제한된다.

이에 따라, 각 벨로우즈관은 축방향 및 측방향 중 한 방향으로만 변위하게 되며, 다른 하나의 방향으로는 변위하지 않게 되어, 본 발명의 효과를 달성한다.

한편, 상기 외부 고정축(9)은 제1부재측 플랜지(1)를 관통하여 제1부재 쪽으로 연장되어 있으며, 도시되어 있지 않지만 상기 제1부재에도 상기 외부 고정축(9)이 축방향으로 삽입되는 관 모양의 부재가 구비되어 있어, 상기 제1부재가 상기 외부 고정축(9)에 대하여 축방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다.

설명의 편의를 위하여, 도 9 내지 도 17의 실시예에서는, 제2부재가 고정되고, 제1부재만이 이동하는 것을 가정하여 설명하였지만, 상술한 바와 같이, 상기 실시예의 축방향 신축 변위기구 및 측방향 신축 변위기구는, 두 부재가 모두 축방향 또는 측방향으로 이동하지만 그 이동방향이나 거리 등이 상대적으로 달라서, 양 부재가 상대적으로 서로 접근 및 이간하는 경우에도 적용된다. 즉, 상기 축방향 신축 변위기구 및 측방향 신축변위 기구는, '제1부재와 제2부재가 상대이동'하는 경우에 모두 적용된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예로 설명된 구성에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지로 변형될 수 있다. 또한, 본 발명은 벨로우즈관의 종류 및 재질에 관계없이 두 방향의 복합 신축 변위가 작용하는 모든 벨로우즈관 제품에 적용이 가능하다.

도 1은, 종래의 벨로우즈장치의 사용례를 나타낸 도면이다.

도 2는, 벨로우즈장치의 일반적인 변위태양을 나타낸 도면이다.

도 3은, 복합변위를 받을 때의 벨로우즈장치의 변위태양을 나타낸 도면이다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중구조 벨로우즈장치의 개략도이다.

도 5는, 상기 실시예의 요부 구성을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7은, 각각 상기 실시예의 벨로우즈장치의 좌측 측방향으로의 변위태양 및 우측 측방향으로의 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 8은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 축방향으로의 신축 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 9는, 본 발명의 다른 실시예의 벨로우즈장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 10은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 좌우측 측방향으로의 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 11은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 축방향으로의 신축 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예의 벨로우즈장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 13은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 좌우측 측방향으로의 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 14는, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 축방향으로의 신축 변위태양을 나타

내는 개략도이다.

도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예의 벨로우즈장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 17은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 좌우측 측방향으로의 변위태양을 나타내는 개략도이다.

도 18은, 상기 실시예의 벨로우즈장치의 축방향으로의 신축 변위태양을 나타내는 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1… 제1부재측 플랜지 2… 연결부재

2a…고정축 결합부 M… 오목부

3… 제2부재측 플랜지 4… 제2벨로우즈관

5… 고정축 6… 슬라이드 가이드

7… 제1벨로우즈관 1-1… 플랜지 부싱관

1-2… 플랜지 부싱관 2-1… 연결부재 부싱관

S… 샤프트 3-1… 관통공

8… 샤프트 플랜지 8-1… 플랜지부

8-2… 샤프트부 9… 외부 고정축

2b… 외부 고정축 결합부

Claims (12)

1. 서로에 대하여 상대적으로 이동 가능한 대향하는 제1부재와 제2부재 사이에 설치되어, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 신축 변위되는 벨로우즈 장치에 있어서,

   상기 제1부재에 고정결합되는 제1부재측 플랜지와,

   상기 제1부재측 플랜지에 일단이 연결된 제1벨로우즈관과,

   상기 제2부재에 고정결합되는 제2부재측 플랜지와,

   상기 제2부재측 플랜지에 일단이 연결된 제2벨로우즈관과,

   상기 제1벨로우즈관과 제2벨로우즈관의 사이에 위치하여 상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관의 타단이 결합되는 연결부재를 포함하여 구성되고,

   상기 제1벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 제1부재와 제2부재를 수직으로 연결하는 축방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방향에 수직한 평면상을 따라 신축 변위되는 측방향으로의 신축 변위는 불가능하게 규제되며,

   상기 제2벨로우즈관은, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라 상기 측방향으로의 신축 변위는 가능하지만, 상기 축방향으로의 신축 변위는 불가능하게 규제되고,

   상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 따라, 상기 연결부재 또는 제1부재측 플랜지 중 하나가 측방향으로 움직일 때에는, 상기 연결부재 또는 제1부재측 플랜지 중 다른 하나의 부재가 측방향으로 같이 움직이도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2벨로우즈관의 바깥측에 일단이 상기 제2부재측 플랜지에 고정결합되 고 타단이 상기 연결부재에 결합되는 고정축을 구비하고,

   상기 고정축의 타단은 상기 연결부재에 대하여 측방향으로의 상대 이동은 가능하지만 축방향으로 이동은 불가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연결부재의 고정축 타단이 결합되는 결합부에는, 상기 고정축이 측방향으로 이동할 수 있는 공간이 형성되고, 상기 결합부의 공간 상하에는 상기 공간을 덮으며 고정축에 결합되어 고정축의 축방향 이동을 규제하는 슬라이드 가이드가 결합되며, 상기 고정축은 상기 상하의 슬라이드 가이드와 결합부의 공간을 관통하여 상기 연결부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 연결부재는 원판 형상으로 이루어지고, 상기 원판의 둘레를 따라 상기 고정축의 수에 대응하는 수의 고정축 결합부가 돌출형성되며, 상기 결합부에는 원판의 중심방향을 향하여 오목하게 만곡된 오목부가 형성되어 상기 오목부 내에서 상기 고정축이 측방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 고정축과 오목부 내주면 사이 거리는, 상기 제2벨로우즈관의 측방향 최대 신축 변위 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 고정축은 제2벨로우즈관의 전후 좌우에 각 한 쌍씩 배치되고,

   이에 대응하여, 상기 연결부재의 고정축 결합부도, 상기 원판 형상 연결부재의 전후 좌우에 각 한 쌍씩 형성된 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1벨로우즈관의 측방향 변형에 대한 저항성을 나타내는 측방향 변형 강성이, 제2벨로우즈관의 측방향 변형 강성보다 크고,

   상기 제1벨로우즈관과 제2벨로우즈관의 강성 차이는, 상기 제1부재와 제2부재의 상대이동에 의하여 상기 제1부재측 플랜지 또는 제2부재측 플랜지가 측방향으로 이동됨에 따라, 상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관에 측방향의 힘이 가해지고, 이 측방향 힘에 의하여 상기 제2벨로우즈관이 측방향으로 신축 변위될 때, 상기 제1벨로우즈관의 측방향 신축 변위는 일어나지 않을 정도의 측방향 변형 강성 차이를 가지는 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 연결부재와 제1부재측 플랜지의 사이에 걸쳐 축방향으로 배치되고, 일단 또는 양단이 상기 연결부재 및 제1부재측 플랜지 중 적어도 한쪽의 부재를 관통하여 축방향으로 더욱 연장되며, 상기 적어도 한쪽의 부재와 축방향으로 서로 상대이동 가능하게 설치됨과 동시에, 상기 적어도 한쪽의 부재의 측방향으로의 이동에 따라 측방향으로 함께 이동 가능하게 설치되는 축부재를 구비한 이중구조의 벨로우즈장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관 내측 중앙의 연결부재 부분을 관통하여 설치되고 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관보다 작은 직경을 가지는 연결부재 부싱관과, 상기 연결부재 부싱관의 직하(直下)의 제1부재측 플랜지 부분을 관통하여 설치되고 상기 제1벨로우즈관보다 작은 직경을 가지는 플랜지 부싱관을 구비하고,

    상기 축부재는, 상기 플랜지 부싱관 및 연결부재 부싱관을 관통하여 연장 형성되고, 양단이 상기 제1 및 제2부재쪽으로 각각 더욱 연장되는 샤프트인 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관 내측 중앙의 연결부재 부분을 관통하여 설치되고, 제1벨로우즈관 및 제2벨로우즈관보다 작은 직경을 가지는 연결부재 부싱관과,

    상기 축부재는, 상기 제1부재측 플랜지의 제1부재측 결합면에 고정결합되는 플랜지부와, 상기 연결부재 부싱관 직하(直下)의 제1부재측 플랜지 부분을 관통하여 연장되고 상기 연결부재 부싱관을 관통하여 제2부재쪽으로 더 연장되는 샤프트부로 이루어진 샤프트 플랜지인 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 제1벨로우즈관 외측의 제1부재측 플랜지 부분을 관통하여 설치된 플랜지 부싱관을 구비하고,

    상기 축부재는, 일단이 상기 제1벨로우즈관 외측의 연결부재 부분에 고정결합되고, 타단은 상기 플랜지 부싱관을 관통하여 상기 제1부재쪽으로 연장되는 외부 고정축인 것을 특징으로 하는 이중구조의 벨로우즈장치.

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