KR101701260B1 - 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보트 등과 같은 선외기 스크류의 일종인 모터 보터용 스크류에 대한, 날개의 파손 방지와, 내부원통관과 고무층 사이의 결합력 향상과, 추진력 향상 등의 개선을 위한 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 모터보트용 스크류는 모터의 회전 샤프트가 내부에 삽입 결합되도록, 내면에 키(16a)가 형성된 중공축(16); 상기 중공축과 일정한 간격을 유지하면서 감싸되, 내면에 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성된 내부 원통관(18); 상기 중공축과 상기 내부 원통관 사이에 형성되되, 액상의 고무가 충진된 후 가압 상태에서 고체화된 고무층(17); 상기 내부원통관을 감싸되, 외면에 다수개의 날개(14)가 형성된 원통형 몸체(12); 상기 원통형 몸체와 상기 내부원통관 사이에 물이 지나가는 공간부(19); 및 상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암(20);를 포함한다.

Description

모터보트용 스크류 및 이의 제조방법{SCREW FOR THE MOTOR BOAT AND ITS MAKING METHOD}

본 발명은 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보트 등과 같은 선외기 스크류의 일종인 모터 보터용 스크류에 대한, 날개의 파손 방지와, 내부원통관과 고무층 사이의 결합력 향상과, 추진력 향상 등의 개선을 위한 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고무 보트와 같은 모터보트는 내연기관으로 추진되는 소형선박으로 레저형, 구조정, 소방정, 순시정 등에 널리 사용되고 있다.

이와 같은 모터보트는 보통 속력에 중점을 두기 때문에 물의 저항을 고려한 갖가지 다양한 선형이 채택되고 있다. 보통의 기동정에서는 선체의 무게와 같은 물을 배제하여, 전진할 때 물을 가르고 전진하는 배수정이지만, 고속의 경주정에서는 활주정을 채택하고 있다. 배가 달리기 시작하면 수압력 때문에 전저를 수상에 노출하고 후저는 수상에 접해서 활주한다. 배의 밑바닥은 평평하며 후부가 전부보다 낮고, 스텝(step)이라고 하는 단(段)을 붙여서 물의 저항을 줄임으로써 시속 100km 이상의 쾌속을 낸다.

고속 모터 보트용 스크류는 선외기 스크류로서, 선외기(outboard)란 모터가 선미 밖에 별도로 달린 선박으로 소형보트나 낚시보트, 콤비보트 등이 이에 해당한다.

종래의 모터 보트용 스크류는 모터의 회전 샤프트가 삽입되어 회전력을 전달하도록 내면에 키가 형성된 중공축과, 이를 감싸는 중공관, 원통형 몸체 및 날개로 이루어진다. 모터 보트용 스크류는 강철로 제작되는 내부의 중공축(16)을 제외하고는, 모두(중공관, 원통형몸체, 날개) 알루미늄 합금으로 제작되어 알루미늄 스크류라 불리운다. 즉, 이러한 알루미늄 스크류는 모터의 회전 샤프트가 강한 스틸로 되어 있어서 알루미늄으로는 강도를 견디지 못하므로, 모터의 회전 샤프트와 직접 맞물리는 중공축은 강철로 제조되고, 중공축과 중공관 사이에 원통형상의 고무를 억지끼움방식으로 삽입시켜 사용하고 있다. 그러나, 스크류의 지속적인 사용으로 상기 고무가 서서히 닳아 헛돌게 되어 수명이 짧다는 단점이 있다.

또한, 종래의 알루미늄 스크류는 날개가 알루미늄 합금으로 제작되어 충격에 약함으로, 보트의 항해 중에 물속에 존재하는 불순물(그물, 암초, 부표, 밧줄 등)에 충돌하게 되면 쉽게 부서지게 되고, 이에 따라 굉장히 심한 진동이 발생하여 정상적인 선박 항해가 불가능하였으며, 심지어는 선박의 표류 및 안전에 상당한 위험으로 작용하고 있는 것이 현실이다.

아울러, 종래의 알루미늄 스크류는 외부의 충격에 약해 수리가 불가능하며, 파손시 다른 알루미늄을 사용하여 아르곤 용접으로 임시방편으로 결합시켜 사용하고는 있으나 결합부분에 대한 강도가 약하여 쉽게 파손될 수 있음으로, 새로운 스크류로 교체하여만 했다. 따라서, 스크류의 잦은 교체에 따른, 선주들의 불평이 이만저만이 아니였다.

한국등록특허공보 제10-1302694호(2013.08.27등록, 파손의 위험이 없는 모터 보트용 스크류 및 이의 제조방법)

본 발명은 상기의 문제점들을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 항해 중 외부 물체와의 충돌에 따른 날개의 파손을 방지하고, 이에 다른 인명피해의 불안 요소를 제거함과 동시에, 내부원통관과 고무층 사이의 결합력을 향상시켜 수명을 연장시키며, 구조를 개선하여 보트의 추진력을 향상시킬 수 있는 모터보트용 스크류 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 모터의 회전 샤프트가 내부에 삽입 결합되도록, 내면에 키가 형성된 중공축; 상기 중공축과 일정한 간격을 유지하면서 감싸되, 내면에 수직형의 요홈이 다수개 형성된 내부 원통관; 상기 중공축과 상기 내부 원통관 사이에 형성되되, 액상의 고무가 충진된 후 가압 상태에서 고체화된 고무층; 상기 내부원통관을 감싸되, 외면에 다수개의 날개가 형성된 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체와 상기 내부원통관 사이에는 물이 지나가는 공간부; 상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암;을 포함하는 것으로, 상기 원통형 몸체의 하부에는 추진원통관이 추가로 포함되되, 상기 추진원통관의 내경은, 상기 원통형 몸체의 내경과 연통되고, 추진력 향상을 위해 하부측으로 갈수록 작아지며, 상기 내부원통관 단면의 내면은 물결무늬형상으로 형성되고, 상기 고무층 단면의 외면은 상기 내부원통관의 내면에 상응되게 물결무늬형상으로 형성되며, 상기 내부 원통관의 내면에는 수직형의 요홈이 다수개 형성되며, 상기 고무층은 상기 내부원통관의 요홈에도 충진되어, 상기 요홈에 의해 상기 고무층과 상기 내부원통관의 결합력이 증대되는 것을 특징으로 한다.

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바람직한 실시예에 따르면, 상기 원통형몸체, 상기 내부원통관, 상기 암은 망간을 포함하는 황동제로서 주물에 의해 일체로 제작되며, 상기 날개는 망간을 포함하지 않는 황동제로서 상기 원통형 몸체에 황동용접에 의해 용접결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터 보트용 스크류의 제조방법에 있어서, 내측에 수직형의 요홈이 다수개 형성된 내부 원통관과, 상기 내부 원통관을 감싸는 원통형 몸체와, 상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암을 망간을 포함하는 황동제로서 주물 공정에 의해 일체로 형성하는 단계; 내면에 키가 형성된 중공축을 상기 내부 원통관에 삽입시킨 후, 상기 중공축과 상기 내부원통관 사이에 액상의 고무를 충진하는 단계; 상기 액상의 고무를 프레스로 가압시키면서 고체화시켜 고무층을 형성하는 단계; 및 상기 원통형 몸체의 외면에 망간을 포함하지 않는 황동제의 다수개의 날개를 황동 용접에 의해서 용접 결합시키는 단계;를 포함하는 것으로, 상기 원통형 몸체의 하부에는 추진원통관이 추가로 포함되되, 상기 추진원통관의 내경은, 상기 원통형 몸체의 내경과 연통되고, 추진력 향상을 위해 하부측으로 갈수록 작아지며, 상기 내부원통관 단면의 내면은 물결무늬형상으로 형성되고, 상기 고무층 단면의 외면은 상기 내부원통관의 내면에 상응되게 물결무늬형상으로 형성되며, 상기 내부 원통관의 내면에는 수직형의 요홈이 다수개 형성되며, 상기 고무층은 상기 내부원통관의 요홈에도 충진되어, 상기 요홈에 의해 상기 고무층과 상기 내부원통관의 결합력이 증대되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 날개를 황동제로 제작하여 항해 중 외부 물체와의 충돌에 따른 날개의 파손을 방지하고, 내부원통관에 다수개의 수직형 요홈을 형성하여 여기에 고무를 충진시킴으로써 상기 요홈이 걸림턱 역할을 하여 내부원통관과 고무층 사이의 결합력 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있으며, 스크류의 하부측으로 갈수록 작아지는 추진원통부를 형성하여 보트의 추진력을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 스크류의 파손으로 선박이 표류함에 따라 발생될 수 있는 인명 피해를 방지할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터보트용 스크류의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터보트용 스크류의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터보트용 스크류에 모터의 회전샤프트가 결합된 모습의 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 보트용 스크류 및 이의 제조방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터보트용 스크류의 사시도이며, 도 2는 모터보트용 스크류의 단면도이다. 본 발명의 모터보트용 스크류는 중공축(16), 고무층(17), 내부원통관(18), 원통형 몸체(12), 날개(14) 등을 포함한다.

중공축(16)은 내면에 형성된 키(16a)에 의해 모터의 회전샤프트와 기어결합되어, 모터의 구동력을 스크류에 전달시키는 부분이다. 중공축은 일반적으로 강한 강도를 요구하고, 높은 내구성을 요함으로, 강철제로 제조된다.

중공축의 외면은 고무층(17)이 감싸며, 고무층을 내부원통관(18)이 감싸게 된다. 고무층(17)은 도 1에서 도시된 바와 같이, 단면의 외면이 물결무늬 형상(또는 다각형상)을 가지는 데, 이는 내부원통관(18)과의 마찰을 증대시켜 결합력을 증대시키기 위해서이다. 내부원통관(18)의 단면의 내면은 물결무늬형상으로 형성되고, 이에 맞닿는 고무층(17) 단면의 외면 또한 이에 상응되게 물결무늬 형상으로 형성되어 있어, 내부원통관(18)과 고무층(19)과는 더욱 단단한 결합이 이루어져, 서로 헛도는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 고무층(17)은 서로 다른 재질의 중공축과 내부원통관 사이에 삽입되어, 힘을 전달 내지 완충하는 부분이다.

종래에는 고무층(17)은 원통형상의 고체상의 고무를 억지끼움방식으로 삽입시켜 사용하고 있다. 그러나, 이러한 고상의 고무제를 사용하는 방식은 스크류의 장시간 사용시 고무의 부식화에 따라 중공축의 구동력을 내부원통관에 전달하지 못하고, 중공축이 헛도는 문제가 발생하였다.

이를 개선하기 위해서, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부원통관(18)의 내면에 수직형의 요홈(18a)을 다수개 형성하고, 상기 요홈에 고무를 충진시키기 위해서 고상의 고무재를 사용하는 것이 아니라, 중공축과 내부원통관 사이에 액상의 고무를 충진시킨 후, 지그(도시되지 아니함)를 이용하여 상부측에 가압하면서 상기 액상의 고무를 고체화시켜, 상기 원통관의 요홈에 고무가 충진 삽입된, 도시된 바와 같은 형태의 고무층(17)을 형성하는 것이다. 내부원통관의 요홈에 삽입된 고무층은 걸림턱 역할을 함으로써, 노후화에 따른 고무화의 부식화가 발생되더라도, 중공축(16)과 내부원통관(18)이 서로 헛도는 현상을 방지할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 헛도는 것을 방지하기 위해서, 앞서 말한 내부원통관의 단면의 내면이 물결무늬형상으로 형성되고, 또한, 내부원통관의 내측에 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성된다.

한편, 내부원통관(18)과 원통형 몸체(12)는 다수개의 암(20)에 의해서 연결되어 있으며, 그 사이는 물이 지나가는 공간부(19)가 형성된다.

본 발명에 있어, 내부원통관(18), 원통형몸체(12), 암(20)은 주물에 의해 일체형으로 형성된다. 즉, 내부원통관(18), 원통형몸체(12), 암(20)은 망간을 포함하는 황동제로서 제작되며, 주물에 의해 일체로 제작된다. 내부원통관(18), 원통형몸체(12), 암(20)은 황동제 날개와의 결합을 위해 황동제로 제작되되, 날개보다는 강한 강도를 지니고 있어야 함으로, 망간을 포함한다. 다시말해, 내부원통관(18), 원통형몸체(12), 암(20)은 모터의 샤프트축과의 단단한 결합을 위해 경도(단단한 정도)가 강화되어야 함으로 망간을 포함하는 황동제로 제작되는 것이다.

이에 반해, 날개(14)는 외부의 충격에 의해서 부서지지 않고 휘어질 필요가 있음으로, 몸체(12)와는 달리 망간이 포함되지 않아야 한다.

날개(14)는 원통형 몸체(12)에 신주 용접에 의해서 결합된다. 신주 용접은 얇은 판을 서로 용접할 때 판이 녹지 않으면서 용접봉인 신주만 녹아서 용접하는 것인데, 흔히 "황동 용접"이라고 불리운다. 날개(14)와 몸체(12)는 모두 기본적으로 구리와 아연의 합금인 황동제임으로 용접(업계에서는 일명 '신주용접', '황동용접'이라고 함)에 의해서 서로 결합되게 된다.

이와 같이, 원통형 몸체(14)는 망간을 포함하는 황동제로 제작되어 강도가 강하나, 날개는 망간을 포함하지 않는 황동제로 제작되어 외부의 충격이 가해졌을 때, 휘어지기만 할 뿐 부서지지 않는다는 특징이 있다. 따라서, 항해 중에 물속에 존재하는 물체(그물, 암초, 부표, 밧줄 등)와 충돌시, 날개는 휘어지기만 할 뿐임으로 도구(망치 등)를 이용하여 다시 반듯하게 펴 주어 원상복귀시킨 후 항해할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 원통형 몸체(12)의 하부측에는 스크류의 추진력 향상을 위해 하부측으로 갈수록 내경이 작아지는 추진원통관(22)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 추진 원통관(22)의 내경은 원통형 몸체의 내경과 연통되되, 하부측으로 갈수록 내경이 작아지는 구조를 가진다. 이는 배출되는 물의 속도를 크게하여 추진력을 향상시키기 위해서이다. 상기 추진원통관(22)의 외면에는 원통형의 산(23)이 형성된다. 이 또한, 외측으로 물을 분산시켜 속도를 향상시키기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 모터보트용 스크류에 모터의 회전샤프트가 결합된 모습의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 중공축 내에 모터의 회전샤프트(100)를 삽입시켜, 중공축 내면에 형성된 키와, 회전샤프트의 외면에 형성된 키과 서로 기어결합되도록 단단히 맞물리게 하고, 회전샤프트의 하부에 와셔(24)를 내삽시킨 후, 너트(26)로 단단히 고정하게 된다.

한편, 모터 보트용 스크류의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 망간을 포함하는 황동제를 이용하여, 내측에 요홈(18a)이 형성된 내부 원통관(18)과, 상기 내부 원통관을 감싸는 원통형 몸체(12)와, 상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암(20)을 주물 공정에 의해 일체로 형성시킨다. 즉, 내부원통관(18), 원통형몸체(12), 암(20)과 동일한 재질, 즉 망간을 포함하는 황동제이다.

다음으로, 내면에 키(16a)가 형성된 중공축(16)을 상기 내부원통관(18)에 삽입시킨 후, 상기 중공축과 상기 내부원통관 사이에 액상의 고무를 삽입시킨다. 이때, 내부원통관의 요홈(18a)까지 액상의 고무가 충진되게 된다. 액상의 고무를 삽입충진시킬 때, 하부측은 지그(도시되지 않음)에 의해서 막혀 있어야 함은 물론이다.

액상의 고무를 충분히 충진시킨 후, 상부에서 프레스로 가압하면서, 액상의 고무를 고체화시키게 된다. 프레스에 고무가 달라붙지 않도록 충분한 량의 오일, 구리스 또는 이형제가 프레스 표면에 살포되어야 함은 물론이다.

다음으로, 상기 원통형 몸체(12)의 외면에 망간을 포함하지 않는 황동제의 다수개의 날개(14)를 황동 용접에 의해서 용접 결합시킨다. 용접 방법에 대해서는 위에서 설명하였음으로 생략하기로 한다.

마지막으로, 스크류의 표면은 해수에 의한 스크류의 표면의 부식을 방지하도록 코팅작업을 거친다. 스크류의 코팅은 폴리머 계열의 왁스를 도포하고 , 이를 고온에서 경화시키는 단계를 2회이상 실시하여 스크류의 외부 표면에 코팅막을 형성하게 된다. 이로써, 스크류는 내구성이 향상되어, 수명이 증대되게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 모터 보트용 스크류
12: 원통형 몸체 14: 날개
16: 중공축 16a: 키
17: 고무층
18: 내부 원통관 18a: 요홈
19: 공간부 20: 암
22: 추진원통부 23: 산
24: 와셔 26: 너트
100: 회전 샤프트

Claims (6)

1. 모터 보트용 스크류에 있어서,
   모터의 회전 샤프트가 내부에 삽입 결합되도록, 내면에 키(16a)가 형성된 중공축(16);
   상기 중공축과 일정한 간격을 유지하면서 감싸되, 내면에 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성된 내부 원통관(18);
   상기 중공축과 상기 내부 원통관 사이에 형성되되, 액상의 고무가 충진된 후 가압 상태에서 고체화된 고무층(17);
   상기 내부원통관을 감싸되, 외면에 다수개의 날개(14)가 형성된 원통형 몸체(12);
   상기 원통형 몸체와 상기 내부원통관 사이에는 물이 지나가는 공간부(19);
   상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암(20);을 포함하는 것으로,
   상기 원통형 몸체의 하부에는 추진원통관(22)이 추가로 포함되되,
   상기 추진원통관의 내경은,
   상기 원통형 몸체의 내경과 연통되고, 추진력 향상을 위해 하부측으로 갈수록 작아지며,
   상기 내부원통관(18) 단면의 내면은 물결무늬형상으로 형성되고, 상기 고무층(17) 단면의 외면은 상기 내부원통관의 내면에 상응되게 물결무늬형상으로 형성되며,
   상기 내부 원통관(18)의 내면에는 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성되며, 상기 고무층(17)은 상기 내부원통관(18)의 요홈(18a)에도 충진되어, 상기 요홈(18a)에 의해 상기 고무층(17)과 상기 내부원통관(18)의 결합력이 증대되는 것을 특징으로 하는 모터 보트용 스크류.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 원통형몸체, 상기 내부원통관, 상기 암은 망간을 포함하는 황동제로서 주물에 의해 일체로 제작되며, 상기 날개는 망간을 포함하지 않는 황동제로서 상기 원통형 몸체에 황동용접에 의해 용접결합되는 것을 특징으로 하는 모터 보트용 스크류.
6. 모터 보트용 스크류의 제조방법에 있어서,
   내측에 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성된 내부 원통관(18)과, 상기 내부 원통관을 감싸는 원통형 몸체(12)와, 상기 원통형 몸체와 상기 내부 원통관을 연결하는 다수개의 암(20)을 망간을 포함하는 황동제로서 주물 공정에 의해 일체로 형성하는 단계;
   내면에 키가 형성된 중공축(16)을 상기 내부 원통관에 삽입시킨 후, 상기 중공축과 상기 내부원통관 사이에 액상의 고무를 충진하는 단계;
   상기 액상의 고무를 프레스로 가압시키면서 고체화시켜 고무층(17)을 형성하는 단계; 및
   상기 원통형 몸체의 외면에 망간을 포함하지 않는 황동제의 다수개의 날개(14)를 황동 용접에 의해서 용접 결합시키는 단계;를 포함하는 것으로,
   상기 원통형 몸체의 하부에는 추진원통관(22)이 추가로 포함되되,
   상기 추진원통관의 내경은,
   상기 원통형 몸체의 내경과 연통되고, 추진력 향상을 위해 하부측으로 갈수록 작아지며,
   상기 내부원통관(18) 단면의 내면은 물결무늬형상으로 형성되고, 상기 고무층(17) 단면의 외면은 상기 내부원통관의 내면에 상응되게 물결무늬형상으로 형성되며,
   상기 내부 원통관(18)의 내면에는 수직형의 요홈(18a)이 다수개 형성되며, 상기 고무층(17)은 상기 내부원통관(18)의 요홈(18a)에도 충진되어, 상기 요홈(18a)에 의해 상기 고무층(17)과 상기 내부원통관(18)의 결합력이 증대되는 것을 특징으로 하는 모터 보트용 스크류의 제조방법.

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