KR101387230B1

KR101387230B1 - 유압 기기용 마개

Info

Publication number: KR101387230B1
Application number: KR1020127016287A
Authority: KR
Inventors: 류지 사카이; 히사오 와다; 타츠야 이마이
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2014-04-21
Also published as: CN102834653A; EP2581630B1; CN102834653B; US8783497B2; JP2011256972A; EP2581630A4; US20130062349A1; KR20120091385A; WO2011155156A1; EP2581630A1; JP5364045B2

Abstract

유압 기기의 기름 통로에 형성된 암나사부에 대하여 큰 죔 토크(high tightening torque)로 죄어 내부가 고압인 투공을 고성능으로 밀봉할 수 있고, 나아가 두부의 높이를 낮게 억지하여 유압 기기의 소형화 및 저렴화를 도모함. 수나사부(15)의 상단부에 두부(16)가 형성되고, 수나사부(15)를 유압 기기(12)의 기름 통로(13)에 형성된 암나사부(14)에 죄어 두부(16)에 형성된 실(seal)부(18)를 암나사부(14)의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접시킬 수 있고, 실부(18)의 상단 주면부가 테이퍼(taper)부(22)로서 형성되고, 실부(18)와 수나사부(15)의 상단부 사이에 고리형 네킹(necking)부(21)가 형성되고, 두부(16)의 상단면에서 실부(18)까지의 두부 높이(H1)를, 수나사부(15)의 공칭 값(nominal value)으로 나누어 얻어지는 두부 높이(H1)의 무차원화값이 0.4~0.7인 구성.

Description

유압 기기용 마개{FILL PLUG FOR HYDRAULIC DEVICE}

본 발명은, 예를 들면 유압 기기에 기름 통로를 형성하기 위하여 만들어지는 가공 구멍(사공(捨孔)) 등의 투공(透孔)을 밀봉할 수 있는 유압 기기용 마개에 관한 것이다.

종래의 상기 유압 기기용 마개로서 예를 들면 도 5에 도시한 것이 있다(예를 들면 특허문헌1 참조.). 이 유압 기기용 마개(1)는, 도 5에 도시한 바와 같이 수나사부(2)를 가지고, 이 수나사부(2)의 상단부에 수나사부(2)보다 직경이 큰 두부(3)가 형성되고, 이 두부(3)의 상단면에 계합 홈부(4)가 형성되어 있다. 이 계합 홈부(4)는, 예를 들면 육각 구멍이다.

이 마개(1)를 사용하여, 도 5에 도시한 바와 같이 유압 기기에 형성된 기름 통로(5)(투공)의 개구 단부를 밀봉할 때는, 마개(1)의 두부(3)에 형성되어 있는 계합 홈부(4)에 육각 렌치(wrench)(공구)를 계합시키고, 마개(1)의 수나사부(2)를, 유압 기기의 기름 통로(5)에 형성된 암나사부(6)에 죈다. 이에 따라 마개(1)의 두부(3)의 하부에 형성된 턱부(7)를, 기름 통로(5)의 개구 단부에 형성된 깔때기형 경사 내주면(8)에 압접시킬 수 있어서 이 마개(1)를 사용하여 기름 통로(5)의 개구 단부를 밀봉할 수 있다.

그리고 이 마개(1)는, 도 5에 도시한 바와 같이 턱부(7)의 축방향 단면 형상이 곡률 반경(R1)(중심(O))의 원호형으로 되어 있으므로 깔때기형 경사 내주면(8)의 테이퍼(taper) 각도(α1)에 편차가 있어도 이 턱부(7)를 경사 내주면(8)에 밀착시킬 수 있어서 기름 통로(5)의 개구 단부를 확실하게 밀봉할 수 있게 하고 있다.

그런데, 예를 들면 도 5에 도시한 기름 통로(5) 내의 압력이 고압인 때는, 마개(1)의 수나사부(2)를 큰 죔 토크(high tightening torque)로 암나사부(6)에 죄어 마개(1)의 턱부(7)를 기름 통로(5)의 개구 단부에 형성된 경사 내주면(8)에 강력하게 압접시킬 필요가 있다. 이를 위해서는, 죔 토크가 크면 계합 홈부(4)가 부서져 버리기 때문에, 이를 피하기 위하여 면압을 낮출 필요가 있고, 공구가 계합되는 마개(1)의 계합 홈부(4)의 깊이(d1), 및 두부(3)의 높이(h1)를 크게 하여 공구와 계합 홈부(4)의 죔 방향 계합력을 크게 할 필요가 있다.

특개 2006-283825호 공보

그러나 도 5에 도시한 마개(1)의 계합 홈부(4)의 깊이(d1), 및 두부(3)의 높이(h1)를 크게 한다면, 이 두부(3)를 수용하기 위한 기름 통로(5)의 개구 단부에 형성된 경사 내주면(8)의 깊이(e1)를, 그 정도만큼 깊게 할 필요가 있고, 이와 같이 경사 내주면(8)의 깊이(e1)를 깊게 한다면, 유압 기기의 두께가 두꺼워져 유압 기기의 대형화 및 비용 상승 등을 초래하게 된다.

또, 도 5에 도시한 바와 같이 마개(1)의 수나사부(2)를 큰 죔 토크로 암나사부(6)에 죄었을 때에, 마개(1)의 곡률 반경(R1)이 큰 원호형 턱부(7)가, 기름 통로(5)의 개구 단부에 형성된 경사 내주면(8)에 강력하게 압접하지만, 이 턱부(7)와 경사 내주면(8)의 압접에 의해 밀봉 구조를 형성하는 구성에서는, 부서짐 값이 적기 때문에 턱부(7)가 적절하게 소성 변형할 수 없어 고성능 실(seal) 상태를 만들 수 없다. 이에 따라 고압의 기름 통로(5)를 확실하게 밀봉할 수 없는 경우가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 유압 기기의 투공에 형성된 암나사부에 대하여 큰 죔 토크로 죄어 내부가 고압인 투공을 고성능으로 밀봉할 수 있고, 나아가 두부의 높이를 낮게 억제하고, 유압 기기의 투공에 형성된 깔때기형 경사 내주면의 깊이를 얕게 하고, 유압 기기의 두께를 얇게 하여 유압 기기의 소형화 및 비용의 감소를 도모할 수 있는 유압 기기용 마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 유압 기기용 마개는, 수나사부를 가지고, 이 수나사부의 상단부에 상기 수나사부보다 직경이 큰 두부가 형성되고, 이 두부의 상단면에 형성되어 있는 계합 홈부에 공구를 계합시키고 상기 수나사부를, 유압 기기의 투공에 형성된 암나사부에 죔에 따라, 상기 두부의 하연부에 형성된 고리형 실(seal)부를, 상기 암나사부의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면에 압접시킬 수 있는 금속제의 유압 기기용 마개에 있어서, 상기 실부의 상측 주면부가, 해당 실부에서 상기 두부의 상단부 측을 향하여 감에 따라 확경하는 테이퍼부로서 형성되고, 상기 실부와 상기 수나사부의 상단부와의 사이에 고리형 네킹(necking)부가 형성되고, 상기 두부의 상단면에서 상기 실부까지의 두부 높이를, 상기 수나사부의 공칭 값(nominal value)으로 나누어 얻어지는 두부 높이의 무차원화값이 0.4~0.7인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 유압 기기용 마개에 따르면, 두부에 형성된 계합 홈부에 공구를 계합시키고, 이 마개의 수나사부를, 유압 기기의 투공에 형성된 암나사부에 죔에 따라, 이 마개의 두부의 하연부에 형성된 고리형 실(seal)부를, 암나사부의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면에 압접시켜 소성 변형시킬 수 있고, 이 고리형 압접 부분(실(seal) 부분)이 경사 내주면에 대하여 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 이에 따라, 투공 안을 밀봉할 수 있다. 그리고 이 마개는, 암나사부에 대하여 착탈이 자유롭고, 재조립에 사용할 수 있다.

그리고 실(seal)부의 상측 주면부에 테이퍼(taper)부를 형성하고, 실(seal)부의 하부에 네킹부를 형성함에 따라 실(seal)부를, 유압 기기에 형성된 깔때기형 경사 내주면 측으로 돌출하도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 이 테이퍼부 및 네킹부는, 수나사부를 암나사부에 죄었을 때에, 소성 변형을 하는 실(seal)부와, 깔때기형 경사 내주면과의 압접 부분의 위치, 및 압접 부분의 폭(실(seal) 폭)을 규정할 수 있다.

또, 이 마개의 수나사부를 암나사부에 죄었을 때에, 유압 기기 측의 깔때기형 경사 내주면에 압접되는 실(seal)부가 소성 변형을 하는 메커니즘에 있어서, 두부 높이에 따라 계합 홈부와 테이퍼부의 최박부(最薄部)의 두께가 결정되기 때문에, 두부 높이의 무차원화값은, 이 실(seal)부 및 그 부근을 포함하는 두부의 구조로서의 강도를 규정할 수 있다.

따라서 두부 높이의 무차원화값을 0.4~0.7로 함에 따라, 예를 들면 내부가 고압인 투공을 밀봉하기 위하여, 이 마개를 큰 죔 토크로 죄었을 때에도, 실(seal)부의 소성 변형, 및 그 부근의 소성 왜곡을 허용 범위 내에 억지할 수 있고, 이 마개의 실(seal)부에 의해 고압의 투공을 확실하게 밀봉할 수 있다. 게다가 두부의 높이를 억지할 수 있기 때문에, 유압 기기의 투공에 형성되는 깔때기형 경사 내주면의 깊이를 얕게 하여 유압 기기의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 두부 높이의 무차원화값을 0.4 미만으로 한다면, 죄었을 때의 실(seal)부 및 그 부근을 포함하는 두부의 소성 왜곡이 허용 범위를 초과하게 된다. 그리고 이 무차원화값이 0.7을 초과한다면, 두부의 높이가 높아져 유압 기기의 두께 박형화를 위한 충분한 효과가 얻어지지 않는다.

이 발명에 따른 유압 기기용 마개에 있어서, 상기 실부의 하측 주면부에 하향의 경사 외주면이 형성되고, 이 경사 외주면은, 상기 실부에서 상기 수나사부 측을 향하여 감에 따라 축경하고, 상기 수나사부의 중심축에 수직인 수평면에 대하여 7°~20°의 리세스(recess) 각도를 이루는 것으로 할 수 있다.

이 경사 외주면의 리세스 각도는, 실(seal)부 및 그 부근의 구조로서 강도, 및 실(seal)부와 깔때기형 경사 내주면과의 압접 부분의 폭(실(seal) 폭)을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 리세스 각도를 7°~20°로 한다면, 실(seal)부가 깔때기형 경사 내주면에 압접하였을 때에, 실(seal)부의 소성 변형 및 그 부근에 있어서의 소성 왜곡이 허용 범위 내의 크기가 되고, 실(seal)부가 적절하게 소성 변형을 하여 목표 범위 내의 실(seal) 폭이 형성되도록 할 수 있다. 이에 따라, 투공을 고성능으로 밀봉할 수 있다.

또한, 리세스 각도를 7°미만으로 한다면, 실(seal)부의 하측 주면부에 형성된 경사 외주면과, 유압 기기 측의 경사 내주면과의 간극이 커지고, 실(seal)부가 소성 변형을 하여도 실(seal)부 폭을 목표 범위까지 크게 할 수 없고, 소성 왜곡이 커지는 경향에 있다. 그리고 리세스 각도가 20°를 초과한다면, 실(seal)부 및 그 부근의 구조로서의 강도가 커지고, 실(seal)부 자체의 소성 변형이 작아져 목표 범위 내의 실(seal) 폭이 얻어지지 않는다.

이 발명에 따른 유압 기기용 마개에 있어서, 고리형의 상기 네킹부의 곡률 반경은, 하한값이 0.2㎜이고, 상한값이 0.1에 수나사부의 공칭 값을 곱하여 얻어진 값인 것으로 할 수 있다.

이 고리형 네킹부는, 마개의 수나사부를 암나사부에 죄어 실(seal)부를 깔때기형 경사 내주면에 압접시키려고 하였을 때에, 이 네킹부가 형성되어 있는 부분이 깔때기형 경사 내주면에 맞닿지 않도록 하여 실(seal)부를 깔때기형 경사 내주면에 확실하게 압접시킬 수 있도록 하는 것이다.

또, 이 네킹부의 곡률 반경은, 마개를 죄었을 때에 마개의 두부에 작용하는 힘이 네킹부에 집중하는 정도를 규정할 수 있고, 더욱이 네킹부, 실(seal)부 및 그 부근의 구조로서의 강도, 및 실(seal)부의 소성 변형의 크기를 규정할 수 있는 것이다.

따라서 이 네킹부의 곡률 반경으로서, 하한값이 0.2㎜이고, 상한값이 0.1에 수나사부의 공칭 값을 곱하여 얻어진 값으로 함에 따라, 마개를 죄었을 때에, 네킹부에 집중 응력이 걸리지 않도록 할 수 있고, 실(seal)부와 깔때기형 경사 내주면과의 실(seal) 폭을 목표 범위 내에 설정할 수 있다.

여기서, 곡률 반경을 하한값인 0.2㎜ 미만으로 한다면, 이 네킹부에 걸리는 응력 집중이 허용 범위를 초과해버린다. 예를 들면 수나사부의 공칭 값이 M7인 경우, 곡률 반경이 0.7㎜ (0.1 × 수나사부의 공칭 값)을 초과한다면, 네킹부, 실(seal)부 및 그 부근의 구조로서의 강도가 커져 실(seal)부 자체의 소성 변형이 작아지고 목표 범위 내의 실(seal) 폭이 얻어지지 않는다.

이 발명에 따른 유압 기기용 마개에 있어서, 상기 두부에 형성된 상기 계합 홈부에 대하여 공구를 계합시킬 수 있는 깊이를, 상기 수나사부의 공칭 값으로 나누어 얻어진 계합 홈부 깊이의 무차원화값이 0.30~0.33인 것으로 할 수 있다.

이 유압 기기용 마개에 따르면, 두부에 형성된 계합 홈부에 공구를 계합시키고, 이 마개의 수나사부를 암나사부에 죄었을 때에, 마개의 두부에 비틀림력이 작용하지만, 이 계합 홈부 깊이의 무차원화값은, 그 비틀림력을 감안하여 계합 홈부와 공구의 죔 방향의 계합력을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 계합 홈부 깊이의 무차원화값을 0.30~0.33으로 함에 따라, 이 계합 홈부와 공구와의 죔 방향의 비틀림력이 목표 범위 내가 되도록 할 수 있고, 이 마개를 큰 죔 토크로 죄어 이 마개의 실(seal)부에 의해 고압의 투공을 확실하게 밀봉할 수 있다. 게다가 계합 홈부의 깊이가 얕아지도록 억지할 수 있고, 이에 따라 두부의 높이를 낮게 억지할 수 있기 때문에, 유압 기기의 투공에 형성되는 깔때기형 경사 내주면의 깊이를 얕게 하여 유압 기기의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 계합 홈부 깊이의 무차원화값을 0.30 미만으로 한다면, 계합 홈부와 공구의 계합력이 목표 범위 내에 이르지 않게 된다. 그리고 이 무차원화값이 0.33을 초과한다면, 유압 기기의 두께 박형화를 위한 충분한 효과가 얻어지지 않는다.

이 발명에 따른 유압 기기용 마개에 있어서, 상기 실부의 상측 주면부에 형성된 상기 테이퍼부의 테이퍼 각도가 약 40°이고, 상기 깔때기형 경사 내주면의 테이퍼 각도가 약 60°로 형성되어 있는 것으로 할 수 있다.

이 마개의 수나사부를 암나사부에 죄었을 때에, 유압 기기 측의 깔때기형 경사 내주면에 압접되는 마개의 실(seal)부가 소성 변형을 하여 압접 부분이 형성되는 메커니즘에 있어서, 실(seal)부의 상측 주면부에 형성된 테이퍼부의 테이퍼 각도, 및 깔때기형 경사 내주면의 테이퍼 각도는, 압접 부분의 폭(실(seal) 폭), 및 마개의 두부와 네킹부의 소성 변형 및 소성 왜곡을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 실(seal)부의 상측 주면부에 형성된 테이퍼부의 테이퍼 각도를 약 40°로 하고, 깔때기형 경사 내주면의 테이퍼 각도를 약 60°로 함에 따라, 마개의 두부 높이를 낮게 하여도 예를 들면 내부가 고압인 투공을 밀봉하기 위하여 이 마개를 큰 죔 토크로 죄었을 때의, 실(seal)부의 소성 변형 및 그 부근의 소성 왜곡을 허용 범위 내로 억지할 수 있고, 이 마개의 실(seal)부에 의해 고압의 투공을 확실하게 밀봉할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 유압 기기용 마개에 따르면, 두부 높이의 무차원화값을 0.4~0.7로 함에 따라, 이 마개를, 투공에 형성된 암나사부에 대하여 큰 죔 토크로 죌 수 있어 내부가 고압인 투공을 고성능으로 밀봉할 수 있다. 게다가 두부의 높이를 낮게 억지하여 유압 기기의 투공에 형성되는 깔때기형 경사 내주면의 깊이를 얕게 형성할 수 있고, 이에 따라 유압 기기의 유압 기기의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 유압 기기의 소형화 및 비용의 감소를 도모할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 유압 기기용 마개를 도시한 정면도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 같은 실시예에 따른 같은 마개를 도시한 평면도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 같은 실시예에 따른 같은 마개를 유압 기기에 형성된 기름 통로의 개구 단부에 설치한 상태를 도시한 부분 단면 정면도이다.
도 4는, 도 3에 도시한 같은 실시예에 따른 같은 마개의 실(seal)부 및 네킹(necking)부를 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 5는, 종래의 유압 기기용 마개를 유압 기기에 형성된 기름 통로의 개구 단부에 설치한 상태를 도시한 부분 단면 정면도이다.

이하, 본 발명에 따른 유압 기기용 마개의 일실시예를, 도 1 ~도 4를 참조하여 설명한다. 이 유압 기기용 마개(11)는, 도 3에 도시한 바와 같이 유압 밸브(valve), 유압 펌프(pump) 등의 유압 기기(12)에 형성된 기름 통로(13)(투공) 등의 암나사부(14)에, 이 마개(11)에 형성되어 있는 수나사부(15)를, 큰 죔 토크로 죄어 기름 통로(13)의 개구 단부를 고성능으로 밀봉할 수 있는 것이다. 이 마개(11)의 재질은, 예를 들면 SCM435 조질재(調質材) 등의 강제(鋼製)이지만, 그 이외의 금속제로 할 수 있다.

이 유압 기기용 마개(11)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 수나사부(15)를 가지고, 이 수나사부(15)의 상단부에 수나사부(15)보다 직경이 큰 두부(16)가 형성되고, 이 두부(16)의 상단면에 계합 홈부(17)가 형성되어 있다.

계합 홈부(17)는, 작업자가 소정의 공구를 계합시키고, 이 마개(11)에 마련되어 있는 수나사부(15)를, 도 3에 도시한 유압 기기(12)의 기름 통로(13)(투공)에 형성된 암나사부(14)에 죌 수 있는 것이고, 예를 들면 토크스(등록상표) 구멍, 또는 육각 구멍 등의 각(角) 구멍이다.

그리고 도 1에 도시한 바와 같이 두부(16)의 하연부(下緣部)에는, 고리형 실(seal)부(18)가 형성되어 있다.

실부(18)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 이 마개(11)의 수나사부(15)를 기름 통로(13)의 암나사부(14)에 죄었을 때에, 암나사부(14)의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면 (19)에 압접하고, 이 고리형 압접 부분으로 밀봉 구조를 형성할 수 있는 것이다.

그리고 두부(16)의 상단면에서부터 실부(18)까지의 두부 높이(H1)는, 두부 높이(H1)를 수나사부(15)의 공칭 값(nominal value)으로 나누어 얻어지는 두부 높이(H1)의 무차원화값이 0.4~0.7로 되도록 형성되어 있다.

예를 들면 마개(11)의 수나사부(15)의 공칭이 M7인 경우는, 두부 높이(H1)는, 7 × (0.4~0.7) 〓 2.8~4.9㎜이다. 따라서 수나사부(15)의 공칭이 M5~M10인 경우는, 각각의 공칭 값(5~10)에, 두부 높이(H1)의 무차원화값(0.4~0.7)을 곱함으로써 두부 높이(H1)의 허용 범위를 결정할 수 있다.

또한, 공칭이 M5~M10인 수나사부(15)는, 유압 밸브, 유압 펌프 등의 유압 기기(12)에 형성되어 있는 기름 통로(13)의 개구 단부를 밀봉하기 위하여 사용되는 마개에 형성하는데 적합한 것이다.

또, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 실부(18)의 하측 주면부에 하향의 경사 외주면(20)이 형성되고, 이 경사 외주면(20)은, 실부(18)에서 수나사부(15) 측을 향하여 감에 따라 축경하고, 수나사부(15)의 중심축에 수직인 수평면에 대하여 7°~20°의 리세스 각도(θ2)를 이루고 있다.

더욱이, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 실부(18)와 수나사부(15)의 상단부 사이에는, 고리형 네킹부(21)가 형성되어 있다. 이 고리형 네킹부(21)의 곡률 반경(RA1)은, 하한값이 0.2㎜이고, 상한값이 0.1에 수나사부(15)의 공칭 값을 곱하여 얻어진 값으로 형성하고 있다. 그리고 이 고리형 네킹부(21)의 상부는, 경사 외주면(20)으로 형성되어 있다. 또, 이 네킹부(21)의 저부의 직경은, 수나사부(15)의 나사산 직경보다 작은 치수로 형성되어 있다.

그리고 도 1에 도시한 바와 같이 두부(16)에 형성된 계합 홈부(17)에 대하여 공구를 계합시킬 수 있는 그 계합 홈부(17)의 깊이(D1)는, 이 깊이(D1)를 수나사부(15)의 공칭 값으로 나누어 얻어지는 계합 홈부 깊이(D1)의 무차원화값이 0.30~0.33으로 되도록 형성되어 있다.

예를 들면 마개(11)의 수나사부(15)의 공칭이 M7인 경우는, 계합 홈부 깊이(D1)는, 7 × (0.30~0.33) ≒ 2.1~2.3㎜이다. 따라서 수나사부(15)의 공칭이 M5~M10인 경우는, 각각의 공칭 값(5~10)에, 계합 홈부 깊이(D1)의 무차원화값(0.30~0.33)을 곱함에 따라 계합 홈부 깊이(D1)의 허용 범위를 결정할 수 있다.

또, 도 3에 도시한 바와 같이 실부(18)의 상측 주면부는, 실부(18)에서 두부(16)의 상단부 측을 향하여 감에 따라 확경하는 테이퍼부(22)로서 형성되어 있다. 이 테이퍼부(22)의 테이퍼 각도(θ1)는, 약 40°로 형성되어 있다. 그리고 유압 기기(12)의 기름 통로(13)의 개구 단부에 형성되어 있는 깔때기형 경사 내주면(19)의 테이퍼 각도(θ3)는, 약 60°로 형성되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 실부(18)의 곡률 반경(RB1)은, 약 0.3㎜ 이하로 되어 있다. 그리고 이 실부(18)의 직경(C1)은, 직경(C1)을 수나사부(15)의 공칭 값으로 나누어 얻어지는 실(seal)부 직경(C1)의 무차원화값이 1.07~1.10으로 되도록 형성되어 있다. 예를 들면 마개(11)의 수나사부(15)의 공칭이 M7인 경우는, 실부(18)의 직경(C1)은, 7 × (1.07~1.10) ≒ 7.5~7.7㎜이다. 또, 두부(16)의 직경(E1)은, 직경(E1)을 수나사부(15)의 공칭 값으로 나누어 얻어지는 두부 직경(E1)의 무차원화값이 1.31~1.37로 되도록 형성되어 있다. 예를 들면 마개(11)의 수나사부(15)의 공칭이 M7인 경우는, 두부(16)의 직경(E1)은, 7 × (1.31~1.37) ≒ 9.2~9.6㎜이다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 유압 기기용 마개(11)를, 도 3에 도시한 바와 같이 유압 밸브, 유압 펌프 등의 유압 기기(12)에 형성된 기름 통로(13)(투공)의 암나사부(14)에, 예를 들면 큰 죔 토크로 죄어 기름 통로(13)의 개구 단부를 밀봉하는 순서, 및 이 마개(11)의 작용을 설명한다.

또한, 예를 들면 유압 기기(12)에 형성된 기름 통로(13) 내의 압력은, 약 10~60㎫이고, 마개(11)(수나사부(15)가 M7)의 죔 토크는, 약 20Nm이다.

도 3에 도시한 유압 기기용 마개(11)에 따르면, 두부(16)에 형성된 계합 홈부(17)에 공구를 계합시키고, 이 마개(11)의 수나사부(15)를, 유압 기기(12)의 기름 통로(13)에 형성된 암나사부(14)에 죔에 따라, 고리형 실부(18)를, 암나사부(14)의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접시켜 소성 변형시킬 수 있고, 이 고리형 압접 부분(실(seal) 부분)이 경사 내주면(19)에 대하여 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 이에 따라, 내부가 고압인 기름 통로(13)를 밀봉할 수 있다. 그리고 이 마개(11)는, 암나사부(14)에 대하여 착탈이 자유롭고, 재조립에 사용할 수 있다.

그리고 실부(18)의 상측 주면부에 테이퍼부(22)를 형성하고, 실부(18)의 하부에 네킹부(21)를 형성함에 따라 실부(18)를, 유압 기기(12)에 형성된 깔때기형 경사 내주면(19) 측으로 돌출하도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 이 테이퍼부(22) 및 네킹부(21)는, 수나사부(15)를 암나사부(14)에 죄었을 때에, 소성 변형하는 실부(18)와 깔때기형 경사 내주면(19)과의 압접 부분의 위치, 및 압접 부분의 폭(실(seal) 폭(F))을 규정할 수 있다.

또, 이 마개(11)의 수나사부(15)를 암나사부(14)에 죄었을 때에, 유압 기기(12) 측의 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접되는 실부(18)가 소성 변형하는 메커니즘(mechanism)에 있어서, 두부 높이(H1)에 따라 계합 홈부(17)와 테이퍼부(22)의 최박부(最薄部) 두께가 결정되기 때문에, 두부 높이(H1)의 무차원화값은, 이 실부(18) 및 그 부근을 포함하는 두부(16)의 구조로서 강도를 규정할 수 있다.

따라서 두부 높이(H1)의 무차원화값을 0.3~0.7로 함에 따라, 예를 들면 내부가 고압인 기름 통로(13)를 밀봉하기 위하여, 이 마개(11)를 큰 죔 토크로 죄었을 때에도, 실부(18)의 소성 변형, 및 그 부근의 소성 왜곡을 허용 범위 내에 수용할 수 있고, 이 마개(11)의 실부(18)에 의해 고압의 기름 통로(13)를 확실하게 밀봉할 수 있다. 게다가 두부(16)의 높이(H1)를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 유압 기기(12)의 기름 통로(13)에 형성되는 깔때기형 경사 내주면(19)의 깊이(D2)를 얕게 하여 유압 기기(12)의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 두부 높이(H1)의 무차원화값을 0.4 미만으로 한다면, 실부(18) 및 그 부근을 포함하는 두부(16)의 소성 왜곡이 허용 범위를 초과하게 된다. 그리고 이 무차원화값이 0.7을 초과한다면, 두부(16)의 높이(H1)가 높아져 유압 기기(12)의 두께 박형화를 위한 충분한 효과가 얻어지지 않는다.

그리고 도 4에 도시한 경사 외주면(20)의 리세스 각도(θ2)는, 실부(18) 및 그 부근의 구조로서의 강도, 및 실부(18)와 깔때기형 경사 내주면(19)의 접합부분의 폭(실(seal) 폭(F))을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 리세스 각도(θ2)를 7°~20°로 한다면, 실부(18)가 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접하였을 때에, 실부(18)의 소성 변형 및 그 부근에 있어서의 소성 왜곡이 허용 범위 내의 크기로 되고, 실부(18)가 적절하게 소성 변형하여 목표 범위 내의 실(seal) 폭(F)이 형성되도록 할 수 있다. 이에 따라, 기름 통로(13)를 고성능으로 밀봉할 수 있다. 이 도 4에 있어서, 실부(18)의 이점쇄선으로 도시한 부분이 소성 변형한 부분이다.

또한, 리세스 각도(θ2)를 7°미만으로 한다면, 실부(18)의 하측 주면부에 형성된 경사 외주면(20)과, 유압 기기(12) 측의 경사 내주면(19)과의 간극이 커져 실부(18)가 소성 변형하여도 실(seal)부 폭(F)을 목표 범위까지 크게 할 수 없고, 소성 왜곡이 커지는 경향에 있다. 그리고 리세스 각도(θ2)가 20°를 초과한다면, 실부(18) 및 그 부근의 구조로서의 강도가 커지고, 실부(18) 자체의 소성 변형이 작아져 목표 범위 내의 실(seal) 폭(F)이 얻어지지 않는다.

그리고 도 4에 도시한 고리형 네킹부(21)는, 마개(11)의 수나사부(15)를 암나사부(14)에 죄어 실부(18)를 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접시키도록 했을 때에, 이 네킹부(21)가 형성되어 있는 부분이 깔때기형 경사 내주면(19)에 맞닿지 않도록 하고, 실부(18)를 깔때기형 경사 내주면(19)에 확실하게 압접시킬 수 있도록 하는 것이다.

또, 이 네킹부(21)의 곡률 반경(RA1)은, 마개(11)를 죄었을 때에 마개(11)의 두부(16)에 작용하는 힘이 네킹부(21)에 집중하는 정도를 규정할 수 있고, 더욱이 네킹부(21), 실부(18) 및 그 부근의 구조로서의 강도, 및 실부(18)의 소성 변형의 크기를 규정할 수 있는 것이다.

따라서 이 네킹부(21)의 곡률 반경(RA1)으로서, 하한값이 0.2㎜이고, 상한값이 0.1에 수나사부의 공칭 값을 곱하여 얻어진 값으로 함에 따라, 마개(11)를 죄었을 때에, 네킹부(21)에 집중 응력이 걸리지 않도록 할 수 있고, 실부(18)와 깔때기형 경사 내주면(19)의 실(seal) 폭(F)을 목표 범위 내에 설정할 수 있다.

여기서, 곡률 반경(RA1)을 하한값인 0.2㎜ 미만으로 한다면, 이 네킹부(21)에 걸리는 응력 집중이 허용 범위를 초과해버린다. 예를 들면 수나사부(15)의 공칭이 M7인 경우, 곡률 반경이 0.7㎜(0.1 × 수나사부(15)의 공칭 값(7))을 초과한다면, 네킹부(21), 실부(18) 및 그 부근의 구조로서의 강도가 커져 실부(18) 자체의 소성 변형이 작아지고 목표 범위 내의 실(seal) 폭(F)이 얻어지지 않는다.

더욱이, 도 3에 도시한 마개(11)의 두부(16)에 형성된 계합 홈부(17)에 공구를 계합시키고, 이 마개(11)의 수나사부(15)를 암나사부(14)에 죄었을 때에, 마개(11)의 두부(16)에 비틀림력이 작용하지만, 계합 홈부 깊이(D1)의 무차원화값은, 그 비틀림력을 감안하여 계합 홈부(17)와 공구의 죔 방향 계합력을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 계합 홈부 깊이(D1)의 무차원화값을 0.30~0.33으로 함에 따라, 이 계합 홈부(17)와 공구의 죔 방향 계합력이 목표 범위 내가 되도록 할 수 있고, 이 마개(11)를 큰 죔 토크(약 20Nm)로 죄어 이 마개(11)의 실부(18)에 의해 고압(약 10~60MPa)의 기름 통로(13)를 확실하게 밀봉할 수 있다. 게다가 계합 홈부(17)의 깊이(D1)가 얕아지도록 억지할 수 있고, 이에 따라 두부(16)의 높이(H1)를 낮게 억지할 수 있기 때문에, 유압 기기(12)의 기름 통로(13)에 형성되는 깔때기형 경사 내주면(19)의 깊이(D2)를 얕게 하여 유압 기기(12)의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 계합 홈부 깊이(D1)의 무차원화값을 0.30 미만으로 한다면, 계합 홈부(17)와 공구의 계합력이 목표 범위 내에 이르지 않게 된다. 그리고 이 무차원화값이 0.33을 초과한다면, 유압 기기(12)의 두께 박형화를 위한 충분한 효과가 얻어지지 않는다.

다음에, 도 3에 도시한 실부(18)의 상측 주면부에 형성된 테이퍼부(22)의 테이퍼 각도(θ1), 및 유압 기기(12) 측의 깔때기형 경사 내주면(19)의 테이퍼 각도(θ3)에 대하여 설명한다.

도 3에 도시한 마개(11)의 수나사부(15)를 암나사부(14)에 죄었을 때에, 유압 기기(12) 측의 깔때기형 경사 내주면(19)에 압접되는 마개(11)의 실부(18)가 소성 변형하여 압접 부분이 형성되는 메커니즘에 있어서, 실부(18)의 상측 주면부에 형성된 테이퍼부(22)의 테이퍼 각도(θ1), 및 깔때기형 경사 내주면(19)의 테이퍼 각도(θ3)는, 압접 부분의 폭(실(seal) 폭(F)), 및 마개(11)의 두부(16)와 네킹부(21)의 소성 변형 및 소성 왜곡을 규정할 수 있는 것이다.

따라서 실부(18)의 상측 주면부에 형성된 테이퍼부(22)의 테이퍼 각도(θ1)를 약 40°로 하고, 깔때기형 경사 내주면(19)의 테이퍼 각도(θ3)를 약 60°로 함에 따라, 마개(11)의 두부(16)의 높이(H1)를 낮게 하여도 예를 들면 내부가 고압인 기름 통로(13)를 밀봉하기 위하여, 이 마개(11)를 큰 죔 토크로 죄었을 때의, 실부(18)의 소성 변형 및 그 부근의 소성 왜곡을 허용 범위 내에 억지하도록 할 수 있고, 이 마개(11)의 실부(18)에 의해 고압의 기름 통로(13)를 확실하게 밀봉할 수 있도록 할 수 있다.

단, 상기 실시예에서는, 마개(11)를 사용하여 내부가 고압인 기름 통로(13)의 개구 단부를 밀봉하는 예를 들어 설명하였지만, 이 마개(11)를 사용하여 내부가 저압인 기름 통로의 개구 단부를 밀봉할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 유압 기기용 마개는, 유압 기기의 투공에 형성된 암나사부에 대하여 큰 죔 토크로 죄어 내부가 고압인 투공을 고성능으로 밀봉할 수 있고, 게다가 두부의 높이를 낮게 억지하여 유압 기기의 투공에 형성되는 깔때기형 경사 내주면의 깊이를 얕게 하고 유압 기기의 두께를 얇게 하고, 유압 기기의 소형화 및 비용의 감소를 도모할 수 있는 우수한 효과를 가지고, 이와 같은 유압 기기용 마개에 적용하는데 적합하다.

11: 유압 기기용 마개
12: 유압 기기
13: 기름 통로(투공)
14: 암나사부
15: 수나사부
16: 두부
17: 계합 홈부
18: 실(seal)부
19: 경사 내주면
20: 경사 외주면
21: 네킹(necking)부
22: 테이퍼(taper)부

Claims

수나사부를 가지고, 이 수나사부의 상단부에 상기 수나사부보다 직경이 큰 두부가 형성되고, 이 두부의 상단면에 형성되어 있는 계합 홈부에 공구를 계합시키고 상기 수나사부를, 유압 기기의 투공에 형성된 암나사부에 죔에 따라 상기 두부의 하연부에 형성된 고리형 실(seal)부를, 상기 암나사부의 일단 측에 형성된 깔때기형 경사 내주면에 압접시킬 수 있는 금속제의 유압 기기용 마개에 있어서,
상기 실부의 상측 주면부가, 해당 실부에서 상기 두부의 상단부 측을 향하여 감에 따라 확경하는 테이퍼부로서 형성되고, 상기 실부와 상기 수나사부의 상단부 사이에 고리형 네킹(necking)부가 형성되고,
상기 두부의 상단면에서 상기 실부까지의 두부 높이를, 상기 수나사부의 공칭 값으로 나누어 얻어지는 두부 높이의 무차원화값이 0.4 내지 0.7이고,
상기 실부의 하측 주면부에 하향의 경사 외주면이 형성되고,
이 경사 외주면은, 상기 실부에서 상기 수나사부 측을 향하여 감에 따라 축경하고, 상기 수나사부의 중심축에 수직인 수평면에 대하여 7°내지 20°의 리세스 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유압 기기용 마개.
제1항에 있어서, 고리형의 상기 네킹부의 곡률 반경은, 하한값이 0.2㎜이고, 상한값이 0.1에 수나사부의 공칭 값을 곱하여 얻어지는 값인 것을 특징으로 하는 유압 기기용 마개.
제1항에 있어서, 상기 두부에 형성된 상기 계합 홈부에 대하여 공구를 계합시킬 수 있는 깊이를, 상기 수나사부의 공칭 값으로 나누어 얻어지는 계합 홈부 깊이의 무차원화값이 0.30 내지 0.33인 것을 특징으로 하는 유압 기기용 마개.
제1항에 있어서, 상기 실부의 상측 주면부에 형성된 상기 테이퍼부의 테이퍼 각도가 40°이고,
상기 깔때기형 경사 내주면의 테이퍼 각도가 60°로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 기기용 마개.
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