KR19990030313A

KR19990030313A - 등속자재이음매

Info

Publication number: KR19990030313A
Application number: KR1019980040968A
Authority: KR
Inventors: 신이치 타카베; 켄지 테라다
Original assignee: 이토오 도요아키; 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 1999-04-26
Also published as: DE19844987B8; US6244967B1; FR2769065B1; FR2769065A1; DE19844987A1; DE19844987B4; KR100554577B1

Abstract

부트고정부(2a)를 부트부착부(1a2)의 외주면(1a3)에 끼워넣고, 볼록부(2a2)를 끼움홈(1a4)에 적합시켜서 양자를 위치결정한 상태에서, 밴드장착홈(2a3)에 끼워넣은 부트밴드(3)를 레버부재(3b)의 접어 꺾음에 의하여 축경시켜서, 부트고정부(2a)를 부트부착부(1a2)에 체결한다. 그렇게 하면, 부트밴드(3)의 체결력에 의하여, 부트고정부(2a)의 탄성변형을 일으키고, 볼록부(2a2)가 끼움홈(1a4)측에 변위하고, 돌출부(1a5)가 부트고정부(2a)의 내주면(2a1)에 조여들어간다.

이 볼록부(2a2)와 끼움홈(1a4)의 끼움돌출부(1a5)가 강고하게 조여들어감으로서, 부트고정부(2a)가 부트부착부(1a2)에 높은 빠짐방지강도와 밀봉성을 가지고 고정된다. 또, 부트고정부(2a)의 내주면(2a1)이 부트부착부(1a2)의 외주면(1a3)에 적당정도로 밀착하여, 양호한 밀봉성이 얻어진다.

Description

등속자재이음매

본 발명은, 부트부착부에 주름형상의 수지부트를 부트밴드로 고정한 고정 구조를 가지는 등속자재이음매에 관한 것이다.

등속자재이음매에는, 이음매 내부에 봉입된 그리스(grease)의 누출방지나 이음매 내부로의 이물질 침입방지를 목적으로 하여 부트(boot)가 장착된다. 부트는, 등속자재이음매의 외측 이음매부재의 부트부착부 및 축부의 부트부착부에 각각 부트밴드로 체결 고정된다. 이 등속자재이음매용 부트로서는, 클로로프렌고무(CR) 등의 고무재료로된 고무부트와, 수지재료로된 수지부트가 일반적이나, 최근에는, 내회전 팽창성이나 내구성 등의 면에서 수지부트가 많이 사용되는 경향이 있다.

도 14는, 종래의 주름형상의 수지부트(12)를 장착한 등속자재이음매(11)를 표시하고 있다. 수지부트(12)는, 주름부(12c)를 사이에 두고 대경측과 소경측에 각각 원통형상의 부트고정부(12a)(12b)를 갖추고, 대경측의 부트고정부(12a)를 외측 이음매부재(11a)의 부트부착부에 부트밴드로 체결고정하고, 소경측의 부트고정부(12b)를 축부(11e)의 부트부착부에 부트밴드로 체결 고정한다.

수지부트는 고무부트에 비하여 재료 강도가 높고, 탄성이 부족하므로, 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보하기 위해, 부트밴드로서, 보다 큰 체결력이 얻어지는 오메가(Ω) 형상의 클램프부를 갖는 체결을 가하는 형태의 밴드(오메가 밴드)(13) (14)를 사용하는 것이 일반적이다. 이것은 종래의 수지부트에서는 고무부트에 사용되는 이른바 레버식 부트밴드(레버부재를 접어 꺽어서 체결하는 형태의 밴드)와 같은 것으로는 충분한 체결력을 얻을 수가 없었기 때문이다.

오메가 밴드(13)(14)는, 레버식 부트밴드에 비하여, 큰 체결력을 얻을 수 있는 반면, 클램프부가 외경측으로 돌출하는 형상이기 때문에, 최대 회전반경이 크고, 주변부품과의 간섭을 피하기 위한 공간을 크게 취할 필요가 있는 등, 설계상 불리한 점이 있다. 또, 클램프부가 돌출하고 있기 때문에 이물질(비석 등)과 접촉할 기회가 증가한다. 또한, 밴드자체의 형상이 복잡하고, 두께 및 폭도 고무부트에 사용되는 부트밴드 보다 큰 것이 필요하기 때문에, 비용적으로도 불리하다. 한편, 부트밴드 중에는 돌출한 클램프부를 갖지 않는 것도 있으나, 수지부트에 적용한 경우에, 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보하는 것이 곤란하였다.

본 발명의 목적은, 돌출한 클램프부가 없고, 또한, 수지부트의 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보할 수 있는 고정구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 수지부트의 적어도 한쪽의 부트고정부를 체결하여 등속자재이음매의부트고정부에 고정하기 위한 부트밴드로서, 돌출한 클램프부를 갖지 않는, 이른바, 레버식 부트밴드를 사용하였다. 즉, 다음의 것을 가지는 부트밴드를 사용하였다. 띠형상의 금속재로 이루어지는 밴드부재, 그 밴드부재는 바퀴모양으로 만곡되고 또 결합부를 가진다. 그 결합부에 있어서 밴드부재의 양단부는 그들의 내측면이 서로 맞추어지는 상태로 결합되어 있다. 밴드부재 보다도 강성이 높은 금속재로된 레버부재, 그 레버부재는 결합부의 한쪽의 외측면에 장착된다. 레버부재는, 지렛대작용을 이용하여 접어 꺽여져서 부트고정부가 체결되고, 그리고 레버부재는 밴드부재의 외측면에 겹쳐져서 고정된다. 이 부트밴드는, 구조가 간단하고, 돌출한 클램프부를 갖지 않으므로, 설계면 및 비용면에서 유리하다. 또, 이물과 접촉할 기회도 적으므로, 안정한 고정상태를 유지할 수가 있다.

또한, 본 발명에서는, 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보하기 위해, 이하의 기술적 수단을 채용하였다.

(1) 수지부트를 38≤H_D＜50, 바람직하게는 41≤H_D≤47, H_D＝47의 경도를 가지는 열가소성 폴리에스테르계 탄성중합체로 형성하였다. 이에 의하여, 종래의 수지부트에 비하여(종래는 H_D50 이상) 재료경도가 저감하고, 유연성이 향상함과 동시에, 굴곡시, 곡부(谷部)에 걸리는 응력(신장 및 압축)이 감소하고, 곡부의 내굴곡 피로성이 향상한다. 여기에서 「H_D」는 쇼어경도의 D로 척도(ASTM에 준거)를 나타내고 있다.

(2) 수지부트의 각 주름부의 각 산부(山部)의 평균두께(T)를 각각 0.5㎜≤T≤1.5㎜으로 하고, 각 곡부(谷部)의 평균두께(t)를 각각 0.5㎜≤t≤1.5㎜으로 하며, 모든 인접하는 곡부와 산부와의 두께비 r(＝t/T)를 1.0≤r≤1.5의 범위 내로 하고, 또한 산부의 평균두께(T)의 최대치(Tmax)를 최소치(Tmin)에 대하며, Tmax≤1.5Tmin 으로 하고, 곡부의 평균두께(t)의 최대치(tmax)를 최소치(tmin)에 대하여 tmax≤1.5Tmin 으로 하였다. 두께비 r(＝t/T)를 상기 범위로 설정함으로서, 종래의 수지부트에 비하여, (종래는 t/T＝1.5∼2.1), 산부에 대한 곡부의 탄성이 증대함과 아울러, (두께가 상대적으로 감소하기 때문에), 곡부에 걸리는 응력(인장 및 압축)이 감소하고, 곡부의 내굴곡 피로성이 향상한다. 또, 산부와 곡부에 대하여, 각각 평균두께의 최대치를 최소치를 1.5배 이하로 하는 것에 의하여, 이음매 부착시의 압축량이 각 곡부에 균형있게 분산됨으로, 압축하중－축방향 압축량 선도에 있어서 변곡점이 생기지 않는다.

(3) 상기(1)(2)에 의하여, 종래의 수지부트와 동등 이상의 내구성을 확보하면서, 형상의 컴팩트화(외경치수의 축소화, 축방향 길이의 축소화)를 도모할 수 있다. 수지부트에 있어서의 재료 경도의 저감(유연성의 향상)과 얇은 두께의 컴팩트화는, 등속자재이음매에 대한 고정강도 및 밀봉성을 확보하는 면에서 유리하게 작용한다.

(4) 수지부트의 부트고정부의 두께(S3)를 2㎜≤S3≤1.8㎜로 하고, 또한, 하기식에서 나타내는 계산 체결값(δ)을 0＜δ≤1.6㎜의 범위내로 하였다.

δ＝{ØA＋(2×S3)}－ØD

ØD : 부트밴드의 계산상의 체결 내경

ØA : 부트부착부의 최대 외경

S3 : 부트고정부의 두께(체결력이 부하되기 전의 두께)

부트밴드의 체결시, 밴드부재에는 체결력에 의하여 약간의 신장이 발생한다. ØD는, 이 체결시에 있어서의 밴드부재의 신장 등을 무시한 계산상의 체결 내경이다. ØA는, 부트부착부에 돌출부를 설치하는 경우에는 돌출부의 선단 외경으로(도 2∼도 4참조), 돌출부를 설치하지 않는 경우에는 부트부착부의 외주면의 외경으로 된다. S3은, 체결력이 부하되기 전의 두께, 즉 부트부착부의 자연상태에 있어서의 두께이다.

계산 체결값(δ)은, 사용 조건에 따라서는 제로 근방의 값으로 할 수가 있으나, 충분한 고정강도와 밀보성을 확보하기 위해, δ≥0.5㎜로 하는 것이 바람직하다. 다만, δ가 과대하면 밴드부재에 굴곡이 발생하고, 고정강도나 밀봉성이 오히려 저하할 가능성이 있으므로, δ≤1.6㎜로 한다. 시험의 결과에서는, (저온,고각도,저속회전)의 경우와, (상온,고각도,중속회전)의 경우에도, 계산체결값(δ)을 0.2㎜, 0.5㎜, 1.0㎜, 1.6㎜로 한 경우에는 양호한 밀봉성이 인정되나, δ＝0㎜의 경우에서는 밀봉성이 부족한 것이 인정되었다.

(5) 부트밴드의 밴드부재의 두께(S1)를 0.3㎜≤S1≤0.6㎜ 로 하고, 폭(W)을 8㎜≤W1≤12㎜로 하였다. 밴드부재의 두께(S1)가 0.3㎜ 미만이면, 필요한 체결력을 얻기 어렵다. 한편, 밴드부재의 두께(S1)가 0.6㎜를 넘으면, 밴드부재의 강성이 너무 높아서 레버부재의 접어 꺽음이 곤난하게 되고, 또, 외경치수, 재료 비용의 면에서 유리성이 감소한다. 그래서, 0.3㎜≤S1≤0.6㎜의 치수 설정으로 하였다. 밴드부재의 두께(S1)는, 종래의 수지부트용 부트밴드(밴드부재의 두께는 일반적으로 1.0㎜ 정도이다)에 비교하여 상당히 적게 되어 있다(고무부트용 밴드와 같은 정도의 두께이다). 이와 같이 얇은두께의 밴드부재의 사용이 가능하게 된 주요한 이유는, 수지부트의 재료탄성의 향상 및 형상의 컴팩트화에 의하여, 부트의 회전시의 비틀림 강성 및 원심팽창이 저감하여, 종래의 수지부트에 비하여 작은 체결력으로 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보할 수 있게 된데 있다.

밴드부재의 폭(W1)을 상기와 같이 설치한 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 밴드부재의 폭(W1)이 8㎜ 미만이면, 체결력이 부족하다. 한편, 밴드부재의 폭(W1)이 12㎜를 넘더라도, 체결효과에 차이가 인정되지 않던가, 혹은, 다소의 차이가 인정되어도 재료 비용면의 유리성이 감소한다. 따라서, 8㎜≤W1≤12㎜의 치수로 설정하였다.

(6) 레버부재의 두께(S2)를 밴드부재의 두께(S1)에 대하여 2.5≤(S2/S1)≤3.5로 하고, 폭(W2)을 밴드부재의 폭(W1)과 같게 하였다. (S2/S1)가 2.5 미만이면, 필요한 체결력이 얻어지지 않고, 또, 체결값을 크게한 경우에는 레버부재에 굴곡변형이 생길 가능성이 있다. 한편, (S2/S1)이 3.5를 넘더라도, 체결효과에 차이가 인정되더라도, 외경치수 및 비용면에서의 유리성이 감소한다. 또, 레버부재의 표면에, 배럴처리나, 숏 블라스트처리 등에 의한 표면경화처리를 실시할 수가 있다. 레버부재의 표면경도가 향상하는 것에 의하여, 레버부재의 굴곡변형에 대한 강도가 높아진다.

(7) 수지부트의 부트고정부의 내주면에, 부트부착부의 외주면에 형성된 고리형상의 끼움홈과 끼워 맞춰지는 고리형상의 볼록부를 설치하였다. 또, 부트부착부의 끼움홈의 양측에 돌출부를 형성하였다. 체결시, 부트밴드의 체결력에 의하여, 부트고정부가 탄성변형을 일으키고, 볼록부가 끼움홈측에 변위하고, 돌출부가 부트고정부의 내주면에 조여들어간다. 이 볼록부와 끼움홈과의 끼워 맞춰짐, 돌출부의 강고한 조여들어감으로, 부트고정부가 부트부착부에 높은 빠짐방지강도와 밀봉성을 가지고 고정된다. 또한, 부트고정부의 내주면은 부트부착부의 내주면에 적당한 정도로 밀착하여, 양호한 밀봉성이 얻어진다.

(8) 부트밴드의 레버부재를 접어꺽을 때에 밴드부재의 일부가 레버부재의 접어꺽는 기점에 의하여 접어 꺽여지고, 장합부(掌合部)가 레버부재의 외측면에 겹쳐진 상태로 된다. 그 때문에 밴드부재의 접어꺽은 부분과 근접하는 부분(레버부재의 접어 꺽은 방향과 반대측의 부분)에 부분적인 틈새가 생기고, 이 부분에서 밀봉성의 저하가 일어나기 쉽다. 따라서, 밴드부재의 내측면에 돌출부를 설치하고, 이 돌출부를 수지부트의 부트고정부의 외주면에 접촉시켜서, 상기 틈새를 메우는 것에 의하여, 밀봉성의 향상을 한층 더 도모할 수가 있다. 이 돌출부는, 적어도 1군데 이상, 바람직하게는 레버부재를 접어 꺽은 때에, 밴드부재의 접어 꺽은 부분과 근접하는 위치에 설치한다. 또, 돌출부의 형상, 치수, 형성위치를 최적 설계하고, 돌출부의 단면과 밴드부재의 접어 꺽은 부분과의 사이의 원주방향틈새(r)가 0＜r≤1.5㎜로 되도록 설정하는 것에 의하여, 밀봉성의 향상에 대하여 보다 바람직한 상태로 된다. 또한, 돌출부의 폭을 부트부착부의 끼움홈의 홈보다 작게 하고, 체결시 부트고정부를 돌출부에 의하여 끼움홈 측을 향해서 누르는 것에 의하여, 보다 높은 밀봉성을 얻을 수가 있다.

본 발명에 의하면, 돌출한 클램프부를 갖지 않는 부트밴드를 수지부트에 적용할 수 있고, 또한 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보할 수가 있다. 그 때문에, 최대 회전반경의 축소화에 의한 설계 자유도의 향상, 이물과의 접촉할 기회가 감소하는 것에 의한 체결상태의 안정화 및 신뢰성의 향상, 밴드 자체의 형상 등이 간략화 하는 것에 의한 비용절감이 도모된다.

도 1은 수지부트를 등속자재이음매에 부착한 때의 상태를 표시하는 종단면도이다.

도 2는 외측 이음매부재의 부트부착부를 표시하는 측면도이다.

도 3은 축부의 부트부착부를 표시하는 측면도이다.

도 4는 축부의 부트부착부를 표시하는 측면도이다.

도 5는 수지부트의 자연상태를 표시하는 종단면도이다.

도 6은 수지부트의 산부(山部) 및 곡부(谷部)의 두께 설정의 일예를 표시하는 도면이다.

도 7은 대경측의 부트(boot)고정부를 표시하는 단면도이다.

도 8은 소경측의 부트고정부를 표시하는 단면도이다.

도 9(a)는 부트밴드의 측면도이고, 도 9(b)는 레버부재의 단면도이며, 도 9(c)는 밴드부재의 단면도이다.

도 10(a)은 부트밴드의 레버부재를 접어 꺽은 때의 상태를 표시하는 측면도이고, 도 10(b) 및 (c)는 정지기구를 예시하는 단면도이다.

도 11(a) 및 (b)는 대경측의 부트고정부를 부트밴드에서 체결하며 외측 이음매부재의 부트부착부에 고정한 때의 상태를 표시하는 단면도이다.

도 12는 대경측의 부트고정부를 부트밴드로 체결하며 외측 이음매부재의 부트부착부에 고정한 때의 상태를 표시하는 단면도이다.

도 13은 소경측의 부트고정부를 부트밴드로 체결하며 축부의 부트부착부에 고정한 때의 상태를 표시하는 단면도이다.

도 14는 수지부트를 장착한 종래의 등속자재이음매를 표시하는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은, 등속자재이음매(1)에 수지부트(boot)(2)를 부트밴드(3)(4)로 고정한 상태를 표시하고 있다. 등속자재이음매(1)는, 내주면에 복수의 안내홈(1a1)을 축방향으로 형성한 외측 이음매부재(1a)와, 외주면에 복수의 안내홈(1b1)을 축방향으로 형성한 내측 이음매부재(1b)와, 안내홈(1a1)과 안내홈(1b1)이 협동하여 형성되는 볼트랙에 배치된 복수의 볼(1c)과, 볼(1c)을 보지하는 보지기(1d)와, 내측 이음매부재(1b)의 내주에 세레이션 연결(또는 스플라인 연결)된 축부(1e)를 갖추고 있다. 수지부트(2)는, 외측 이음매부재(1a)와 축부(1e)에 각각 고정된다.

도 2는, 외측 이음매부재(1a)의 부트부착부(1a2)를 표시하고 있다. 부트부착부(1a2)는, 통상, 외측 이음매부재(1a)의 개구측의 단부 외주면에 설치된다. 부트부착부(1a2)의 외주면(1a3)에 고리형상의 끼움홈(1a4)이 형성되고, 끼움홈(1a4)의 양측에 각각 고리형상의 돌출부(1a5)가 형성되어 있다. 끼움홈(1a4)은, 중앙부분이 축선과 평행한 평탄면(1a6)이고, 이 평탄면(1a6)으로부터 곡률반경(R)의 원호면(1a7)을 통하여, 돌출부(1a5)의 제2측(1a9)에 연속하는 형상으로 되어 있다. 돌출부(1a5)의 제1측(1a8)은 경사벽이고, 제2측(1a9)은 축선과 직교하는 수직벽이다.

도 3은, 축부(1e)의 부트부착부(1e2)를 표시하고 있다. 부트부착부(1e2)의 외주면(1e3)에 고리형상의 끼움홈(1e4)이 형성되고, 끼움홈(1e4)의 양측에 각각 고리형상의 돌출부(1e5)가 형성되어 있다. 끼움홈(1e4)과 돌출부(1e5)의 제2측은, 곡률반경(R')의 하나의 원호면(1e6)으로 그려져 있다. 돌출부(1e5)의 제1측(1e8)은 경사벽이다.

도 4는, 부트부착부(1e2)의 다른 형상의 끼움홈(1e4')를 표시하고 있다. 이 끼움홈(1e4')은 홈밑바닥 전체가 축선과 평행한 평탄면(1e6')으로, 이 평탄면(1e6')로부터 수직벽을 통하여, 돌출부(1e5)의 제2측(1a9)에 연속하는 형상으로 되어 있다. 돌출부(1e5)의 제1측(1e8)은 경사벽이고, 제2측(1e9)은 축선과 직교하는 수직벽이다.

그리고, 외측 이음매부재(1a)의 부트부착부(1a2)의 끼움홈을 도 3 또는 도 4에 표시하는 형상으로 하여도 좋고, 축부(1e)의 부트부착부(1e2)의 끼움홈을 도 2에 표시하는 형상으로 하여도 좋다. 또, 도 2 내지 도 4에 있어서의 ØA는 부트부착부의 최대 외경을 표시하고 있다. 이들 부트부착부에서는, 끼움홈의 양측에 돌출부가 형성되어 있으므로, 돌출부의 선단 외경이 부트부착부의 최대 외경 ØA으로 된다.

이 실시예에서는, 부트부착부의 가공성이나, 고정강도 및 밀봉성을 높이기 위해, 후술하는 부트고정부의 볼록부의 높이(f)(도 7,도 8참조), 도 2 내지 도 4에 표시하는 부트부착부의 끼움홈의 깊이(a), 폭(b), 돌출부의 높이(c)의 사이에,

[0.2㎜≤C≤0.5㎜], [0.5㎜≤a≤1.5㎜], [f≤(a－c)], [(b/a)≥3]의 치수관계를 설정하고 있다.

[0.2㎜≤C≤0.5㎜]의 치수설정은 다음의 이유에 의한다. 즉, 돌출부의 높이(c)가 0.2㎜ 미만이면, 체결시에 부트고정부의 내주면이 부트부착부의 외주면에 강하게 접속하여 돌출부의 부트고정부에 충분하게 조여들어가는 것을 기대할 수 없다. 반대로, 돌출부의 높이(c)가 0.5㎜를 넘으면, 부트부착부의 지름을 크게하지 않으면 아니되고, 재료 비용 및 가공 비용의 상승을 초래하며, 또, 체결시에, 부트고정부의 내주면과 부트부착부의 외주면 사이에 틈새가 생겨서 밀봉성이 저하할 가능성이 있다.

[0.5㎜≤a≤1.5㎜]의 치수설정은 다음의 이유에 따른다. 즉, 끼움홈의 깊이(a)가 1.5㎜를 넘으면, 부트부착부의 강도가 저하함과 아울러, 끼움홈의 모방가공이 어렵게 되어서 제조 비용, 가공성의 점에서 불리하게 된다. 반대로, 깊이(a)가 0.5㎜ 미만이면, 체결시에 볼록부가 끼움홈의 밑바닥에 접촉하여 탄성변형하고, 이 변형분의 반력만큼 돌출부의 조여들어가는 성질이 저하한다. 이 때문에, 이에 대응하여 볼록부의 높이(f)를 작게하지 않을수 없게 되고, 볼록부에 의한 끼움홈에의 위치고정의 효과가 저하한다.

또, 끼움홈의 깊이(a)와 볼록부의 높이(f)의 관계는, 체결시에 볼록부가 끼움홈의 바닥에 접촉하지 않던지, 접촉하던지 간에 돌출부의 조여들어가는 성질에 영향을 주지 않도록 할 필요가 있다. 이 관계에 있어서는, 돌출부의 높이(c)나 부트 재질에도 관계가 있고, 이들을 고려하여, 볼록부의 높이(f)와 끼움홈의 깊이(a), 돌출부의 높이(c)의 최량의 치수관계를 구하면, f≤(a－c)인 관계가 있는 것을 알수 되었다.

[(b/a)≥3]의 치수관계는, 끼움홈을 모방가공 가능한 형상으로하여, 가공성 향상과 제조비용의 절감을 가능하게 하기 위한 것이다. (b/a)＜3이면, 통상의 모방가공에서는 가공할 수가 없다.

이상의 치수설정에 의한 효과는, 부트부착부의 끼움홈이나 돌출부의 형상에 의하여 다소의 차이를 볼 수 있다. 도 2 내지 도 4에 표시하는 각 형상의 돌출부의 부트고정부로의 조여들어가는 성질을 고려한 경우에, 도 3에 표시하는 돌출부 보다는 도 2 및 도 4에 표시하는 돌출부의 조여들어가는 성질이 양호하다.

이것은, 도 2, 도 4에 표시하는 돌출부가 제2측이 수직벽으로 되어 있기 때문이다.

부트고정부를 축방향으로 밀리게 하는 힘에 대하여, 제2측이 부트고정부의 내주면 볼록부와 강고하게 끼워 맞춰짐으로서 그 힘에 대항하므로, 높은 빠짐방지강도가 얻어진다.

다만, 도 4에 표시하는 끼움홈의 형상에 있어서는, 가공성에 문제를 일으키는 경우가 있다. 여기에서 조여들어가는 성질과 강도 및 가공성을 고려한 경우에, 바람직한 것은, 도 2에 표시하는 형상의 끼움홈(1a4)이고, 이 끼움홈(1a4)의 더욱 양호한 형상은 원호면(1a7)의 곡율반경을 (R)로 할경우,〔0.1㎜≤R≤a〕의 치수범위로 설정하는 것이다. 곡율반경(R)이 1㎜미만이면, 조여들어가는 성질은 증가하나 강도 및 가공성이 열화한다. 거꾸로, 곡율반경(R)이 깊이(a)를 넘으면, 강도 및 가공성이 좋아지나, 조여들어가는 성질이 나쁘게 된다.

도 5는 수지부트(2)의 자연상태를 표시하고 있다. 이 수지부트는, 38≤H_D＜50이고, 바람직하게는 41≤H_D≤47이며, 예컨데 H_D＝47의 경도를 가지는 열가소성 폴리에스테르계 탄성중합체(TPEE)로 형성되고, 외측이음매부재(1a)의 부트부착부(1a2)에 부트밴드(3)로 체결고정되는 대경측의 부트고정부(2a)와, 축부(1e)의 부트부착부(1e2)에 부트밴드로 체결고정되는 소경측의 부트고정부(2b)와, 부트고정부(2a)와 부트고정부(2b)를 연결하는 주름부(2c)를 구비하고 있다.

주름부(2c)는 6개의 산부(山部)(2d)(소경측부터(2d1),(2d2)…(2d6))와 5개의 곡부(谷部)(2e)(소경측으로부터 (2e1), (2e2)…(2e5)) 및 각 산부(2d)와 곡부(골부)(2e)를 연결하는 경사부(2f)로 이루어진다.

또, 제1산(2d1)은 축부(1e)의 축경(d)에 대하여 (2.7×d)이고, 제5산(2d5)은 축경(d)에 대하여 (4×d)이며, 대경측으로부터 소경측에 향해서 점차 지름이 감소하는 대략 원추형상으로 되어 있다.

그 때문에, 이 수지부트(2)는, 종래의 수지부트에 비하여, 지름방향, 축방향다같이 상당히 컴팩트한 형상이고, 자연길이(L1)의 비교에서는, 종래보다도 약 24%작게되어 있다. 또, 수지부트(2)는, 자연길이(L1)보다 약간 압축한 상태에서 등속자재이음매(1)에 부착되나, {압축율(L1-L2)/L1은 20%정도, 종래의 수지부트의 압축율은 23∼26%정도}, 부착시길이(L2)는 종래보다도 약 16%작고, 고무(CR)부트와 같은 정도이다. 그리고, 주름부의 산부의 수는 4∼7의 범위에서 임의로 선택가능하다.

도 6에 예시하는 바와 같이, 각 산부(2d)의 평균두께(T1, T2…T6)는 0.5㎜≤t≤1.5㎜이고, 바람직하게는 0.5㎜≤T≤1.1㎜이며, 각 곡부(2e)의 평균두께(t)(t1, t2…t5)는, 0.5㎜≤t≤1.5㎜이고, 또한 모든 인접하는 곡부(2d)와 산부(2e)의 두께비(r)(＝t/T)는 1.0≤r(t/T)＜1.5의 범위내에 있다.

두께비(r)의 범위의 구체적 내용을 표시하면 이하와 같이 된다.

r1＝r1/T1＝1.05 r2＝t1/T2＝1.26

r3＝t2/T2＝1.26 r4＝t2/T3＝1.11

r5＝t3/T3＝1.11 r6＝t3/T4＝1.11

r7＝t4/T4＝1.41 r8＝t4/T5＝1.33

r9＝t5/T5＝1.16 r10＝t5/T6＝1.16

∴ 1.0≤r1, r2,…r10＜1.5

Tmax＝0.9 tmax＝1.2

Tmin＝0.75 tmin＝0.95

이와 관련해서, 종래의 수지부트는, 산부, 곡부의 두께가 0.55∼2.1㎜, 두께 비(r)가 1.5≤rt≤2.1임으로, 이 수지부트(2)는 종래의 수지부트에 비하여, 산부(2d), 곡부(2e)의 두께가 전체적으로 감소하고, 또한, 산부(2d)에 대한 곡부(2e)의 두께가 상대적으로 작게 되어 있다. 또, 이 수지부트(2)는, 모든 산부(2d)의 평균두께(T)가 같은 정도(Tmax≤1.5×Tmin이면 양호하다)로, 모든 곡부(2e)의 평균두께(t)가 같은 정도(tmax≤1.5×tmin이면 양호하다)로 되어 있다.

그리고, 평균두께(T)(t)를 기준으로 하고 있는 것은, 수지부트의 성형방법이 CR부트와 달리 블로우성형이 일반적으로 많기 때문에(CR부트는 일반적으로 사출성형이다. 블로우성형에서는 금형은 외형뿐, 내형은 없다) 둘레방향으로 두께에 다소의 불균형이 있기 때문이다.

또한, 각 산부(2d)로부터 대경측의 곡부(2e)에 연결되는 경사부(2f)의 부트축 중심선(X)에 대한 경사각(α)(소경측부터 a1, a2, …a5)은 각 산부(2d)로부터 소경측의 곡부(2e)에 연결하는 경사부(2f)의 각(β)(소경측부터 β1, β2, …β6)보다도 작다.

α1, …α5는 38°∼45°, β1…β6는 α의 1.3∼1.6배(∼1.6배이어도 좋다)로 설정하는 것이 좋다.

도 7은, 대경측의 부트고정부를 표시하고 있다.

부트고정부(2a)의 내주면(2a1)에는 고리형상의 볼록부(2a2)가 일체로 형성되고, 외주면에는 고리형상의 밴드장착홈(2a3)이 형성되어 있다. 부트고정부(2a)의 두께(S3)는, 상술한 기준에 따라서, 1㎜≤S3≤1.8㎜의 범위내로 설정되어 있다. 볼록부(2a2)의 내주면(2a1)으로부터의 높이는 부호(f)이다.

또, 밴드장착홈(2a3)의 중앙부분에는, 고리형상홈(2a4)이 설치되어 있다.

도 8은, 소경측의 부트고정부(2b)를 표시하고 있다. 부트고정부(2b)의 내주면(2b1)에는 고리형상의 볼록부(2b2)가 일체로 형성되고, 외주면에는 고리형상의 밴드장착홈(2b3)이 형성되어 있다. 부트고정부(2b)의 두께(S3)는, 상술한 기준에 따라서, 1㎜≤S3≤1.8㎜의 범위내로 설정되어 있다. 볼록부(2b2)의 내주면(2b1)으로부터의 높이는 부호(f)이다. 또, 밴드장착홈(2b3)의 중앙부분에는, 고리형상홈(2b4)이 설치되어 있다.

상술한 바와같이, 이 수지부트는 종래의 수지부트에 비하여 재료경도가 작고, 전체적으로 얇은 두께로 하고, 또한 지름방향, 축방향 다함께 컴팩트한 형상으로 되어있다. 또한, 산부(2d), 곡부(2e)의 두께 및 두께비가 상기와 같은 기준으로 설정되어 있으므로, 곡부(2e)의 내굴곡피로성이 높고, 더욱이 부착시의 압축하중이 각 곡부(2e)에 균형있게 흡수되고, 각 곡부(2e)가 균형있게 압축됨으로서, 압축하중-축방향압축량 선도에 있어서 변곡점이 생기지 않는다.

그 때문에, 이 수지부트는 고무부트와 같은 정도의 컴팩트한 형상임에도 불구하고, 종래의 수지부트와 동등 이상의 내구성을 표시한다.

수지부트에 있어서의 재료경도의 저감(유연성의 향상)과 얇은 두께의 컴팩트화는, 등속자재이음매에 대한 고정강도 및 밀봉성을 확보하는 면에서 유리하게 작용한다.

즉, 재료의 유연성이 향상하는 것에 의하여, 보다 작은 체결력으로 충분히 체결고정하는 것이 가능하게 된다. 또 부트형상이 컴팩트하게 되는 것에 의하여, 주름부에 통하는 그리스량이 감소하고, 또, 회전원심력의 영향이 경감함으로, 부트고정부에 걸리는 힘이 경감한다(등속자재이음매의 회전시, 내부막대 그리스가 축방향으로 압출되고, 이 압출력에 의하여, 주름부에 통하는 그리스가 축방향으로 유동하는 현상이 일어난다. 이 그리스의 축방향으로의 유동압에 의하여, 부트고정부가 주름부를 통하여 인장력 또는 압출력을 받는다. 특히, 극저온시에는 부트의 탄성이 저하함과 동시에, 그리스의 점도도 작게되므로, 부트고정부에는 큰 힘이 작용한다. 또, 회전속도가 증가함에 따라서, 회전원심력에 의한 그리스의 외경측으로의 유동도 일어나고, 이 그리스의 외경방향으로의 유동에 의하여, 부트고정부가 주름부를 통하여 인장력을 받는다. 부트가 컴팩트하게 되고, 주름부에 통하는 그리스량이 감소하고, 또, 회전원심력의 영향이 감소하는 것에 의하여, 이들의 힘이 경감한다).

또한, 재료경도의 저감(유연성의 향상)과 얇은 두께의 컴팩트화에 의한 영향이 더불어서 부트로서의 비틀림강성을 저하한다. 그 때문에, 종래 수지부트를 부착하기 위해 사용이 강요되고 있던 오메가밴드에 대신해서, 이하에 설명하는 돌출한 클램프부를 갖지 않는 부트밴드를 사용하여, 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보하는 것이 가능하게 된다.

도 9는, 수지부트(2)의 부트고정부(2a)(2b)에 장착되는 부트밴드(3)(4)를 표시하고 있다.

부트밴드(3)(4)는 띠형상의 금속재로 이루어진 밴드부재(3a)(4a)을 바퀴형상으로 만곡시켜서 그 양단을 장합(掌合)상태로 결합함과 아울러, 이 장합부(3a1)(4a1)의 한쪽의 외측면에, 밴드부재(3a)(4a)보다도 두껍고, 강성이 높은 금속재로 이루어진 레버부재(3b)(4b)를 고정부착한 것이다. 밴드부재(3a)(4a), 레버부재(3b)(4b)는, 예컨데, 스테인레스강으로 형성되고, 도 9의 (b),(c)에 표시하는 밴드부재(3a)(4a)의 두께(S1), 폭(W1), 레버부재(3b)(4b)의 두께(S2), 두께폭(W2)은, 상술한 기준에 따라서, 이하와 같이 설정되어 있다.

밴드부재의 두께S1:〔0.3㎜≤S1≤0.6㎜〕

밴드부재의 폭W1:〔8㎜≤W1≤12㎜〕

레버부재의 두께S2: 〔2.5≤S2/S1≤3.5〕

레버부재의 폭W2:〔W2=W1〕

또, 레버부재(3b)(4b)에는 배럴가공이 실시되고, 가공시의 버르(burr)나 에지(edge)가 제거됨과 아울러, 표면경도의 향상이 도모되고 있다.

배럴가공에 대신해서 숏 블라스트처리 또는 숏 피닝처리를 실시하여도 좋다.

또한, 밴드부재(3a)(4a)의 내측면에는, 돌출부(3a2)(4b2)가 설치되어 있다.

이 돌출부 (3a2)(4b2)는, 예컨데 밴드부재(3a)(4a)의 소요부위를 내측으로 굴곡시켜서 형성한 것이다. 돌출부를 밴드부재와는 별도로 제작하고, 밴드부재의 내측면의 소요부위에 고정부착하여도 좋다.

레버부재는, 다음과 같은 구부림 강성을 가지는 것이 좋다. 즉, 레버부재를 지점간거리 L=36㎜로 양쪽들기지지하고, 그 중앙부(L/2)의 휘어짐량(y)이 0.5㎜가 되도록 구부림 강성을 가지는 것이 바람직하다.

부트고정부(2a)(2b)를 체결함에 있어서는, 레버부재(3b)(4b)를 지렛대 작용을 이용하여 강제적으로 접어꺾은 후, 제10도에 표시하는 바와 같이, 레버부재(3b)(4b)를 밴드부재(3a)(4a)의 외측면에 겹치게 하여 정지기구(3c)(4c)로 고정한다. 레버부재(3b)(4b)를 접어 꺾는것에 의하여, 밴드부재(3a)(4a)의 바퀴형상 부분이 축경하여(계산상의 체결내경은 ψD),

부트고정부(2a)(2b)에 소요의 긴박력(체결력)이 부여된다. 정지기구(3c)(4c)는 예컨데, 제10도의 (b),(c)에 표시하는 바와 같이, ㄷ자형 단면의 금속편을 밴드부재(3a)(4a)의 소요부위에 고정부착한 것이다.

레버부재(3b)(4b)를 고정할 때에는, 그 양측을 때려서 절곡시키고 레버부재(3b)(4b)의 외측면에 겹쳐지게 한다. 그리고, 정지기구는 이에 한정되지 않고, 다른 구조의 것을 채용할 수 있다.

또, 레버부재의 고정수단으로서, 정지기구에 대신해서 점용접 등의 고정부착수단을 채용할 수도 있다.

도 11 및 도 12는, 수지부트(2)의 대경측의 부트고정부(2a)를 외측이음매부재(1)의 부트부착부(1a2)에 부트밴드(3)로 체결하여 고정한 때의 상태를 표시하고 있다.

도 11(a)는 도 12에 있어서의 (Z₁-Z₁) 단면이고, 도 11(b)는 도 12에 있어서의 (Z₂-Z₂)단면이다. 부트고정부(2a)를 부트부착부(1a2)의 외주면(1a3)에 끼워넣고, 볼록부(2a2)를 끼움홈(1a4)에 적합시켜서 양자를 위치결정한 상태로, 밴드장착홈(2a3)에 끼워붙인 부트밴드(3)를 레버부재(3b)의 접어 꺾음에 의하여 축경시켜서, 부트고정부(2a)를 부트부착부(1a2)에 체결한다. 그렇게하면, 부트밴드(3)의 체결력에 의하여, 부트고정부(2a)가 탄성변형을 일으키고, 볼록부(2a2)가 끼움홈(1a4)측으로 변위하여, 돌출부(1a5)가 부트고정부(2a)의 내주면(2a1)에 조여들어간다. 이 볼록부(2a2)와 끼움홈(1a4)과의 끼워 맞춰짐, 돌출부(1a5)의 강고한 조여들어감으로, 부트고정부(2a)가 부트부착부(1a2)에 높은 빠짐방지강도와 밀봉성을 가지고 고정된다.

또, 부트고정부(2a)의 내주면(2a1)이 부트부착부(1a2)의 외주면(1a3)에 적당한 정도로 밀착하여, 양호한 밀봉성이 얻어진다.

부트고정부(2a)의 양호한 고정강도와 밀봉성을 확보하기 위해, 상술한 기준에 따라, 하기식에서 나타내는 계산체결값(δ)을 0＜δ≤1.6㎜의 범위내로 한다.

δ＝{ψA＋(2×S3)}－ψD

ψD : 부트밴드의 계산상의 체결내경(도 10참조)

ψA : 부트부착부의 최대외경(도 2∼도 4참조)

S3 : 부트고정부의 두께(체결력이 부하되기 전의 두께:도 7참조)

도 12에 표시하는 바와같이, 레버부재(3b)를 접어 꺾은 때, 밴드부재(3a)의 일부(3a3)가 레버부재(3b)의 접어 꺾는 기점에 의하여 접어 꺾어지고, 장합부(3a1)가 레버부재(3b)의 외측면에 겹쳐진 상태로 된다.

그 때문에, 밴드부재(3a)의 접어 꺽은 부분(3a3)과 근접하는 부분(레버부재(3b)의 접어 꺾음 방향과 반대측의 부분)에 부분적인 틈새가 생기고, 이 부분에서 밀봉성의 저하가 일어나기 쉽다.

따라서, 이 실시예에서는, 밴드부재(3a)의 내측면에 돌출부(3a2)를 설치하고, 이 돌출부(3a2)를 부트고정부(2a)의 외주면(밴드홈(2a3))에 접촉시켜서, 상기 틈새를 메우는 것에 의하여, 밀봉성의 향상을 한층 더 도모하고 있다.

이 돌출부(3a2)는, 적어도 1군데 이상, 바람직하게는 레버부재(3b)를 접어 꺾는 때에 밴드부재(3a)의 접어 꺾인 부분(3a3)과 근접하는 위치에 설치한다.

또, 돌출부(3a2)의 형상, 치수, 형성위치를 최적설계하여, 돌출부(3a2)의 단면과 밴드부재(3a)의 접어 꺾는 부분(3a3) 사이의 원주방향틈새(r)의 최대치가 0＜r≤1.5㎜로 되도록 설정하는 것에 의하여, 밀봉성의 향상에 대하여 보다 바람직한 상태로 된다. 또한, 도 11(b)에 표시하는 바와 같이, 돌출부(3a2)의 폭(W4)을 부트부착부(1a2)의 끼움홈(1a4)의 폭(b)(도 2참조)보다도 작게하고, 체결시 부트고정부(2a)를 돌출부(3a2)에 의하여 끼움홈(1a4)측을 향해서 누르는 것에 의하여, 보다 높은 밀봉성을 얻을 수 있다.

도 13은, 소경측의 부트고정부(2b)를 축부(1e)의 부트부착부(1e2)에 부트밴드(4)로 체결하여 고정한 때의 상태를 표시하고 있다. 상술한 대경측의 고정구조와 기본적으로 같으므로, 중복되는 설명을 생략한다.

그리고, 이상 설명한 고정구조는, 대경측과 소경측의 중 한쪽에만 적용하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 돌출한 클램프부를 갖지 않는 부트밴드를 수지부트에 적용할 수 있고, 또한 충분한 고정강도와 밀봉성을 확보할 수가 있다. 그 때문에, 최대 회전반경의 축소화에 의한 설계 자유도의 향상, 이물과의 접촉할 기회가 감소하는 것에 의한 체결상태의 안정화 및 신뢰성의 향상, 밴드 자체의 형상 등이 간략화 하는 것에 의한 비용 절감이 도모된다.

Claims

주름형상의 수지부트의 주름부를 사이에 두고, 대경측과 소경측에 각각 설치된 원통형상의 부트고정부가 부트부착부에 끼워 맞춰지고, 부트고정부의 외주면에 장착한 부트밴드의 체결력에 의하여, 부트고정부를 조여서 부트부착부에 고정하는 고정구조를 갖는 등속자재이음매에 있어서,

수지부트의 적어도 한쪽의 부트고정부에 장착되는 상기한 부트밴드가 밴드부재와 레버부재를 구비하고,

상기한 밴드부재는, 띠형상의 금속재로 이루어지고, 바퀴형상으로 만곡되며, 또한 결합부를 가지고, 그 결합부에 있어서 밴드부재의 양단부가 그들의 내측면이 상호 맞추어지는 상태로 결합되어 있으며,

상기한 레버부재는 밴드부재보다 강성이 높은 금속재로 이루어지고, 결합부 한쪽의 외측면에 상기 레버부재가 장착되며, 레버부재는 지렛대작용을 이용하여 접어 꺾어져서 부트고정부가 체결되고, 상기 레버부재가 밴드부재의 외측면에 겹쳐져서 고정되는 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제1항에 있어서, 수지부트가 38≤H_D＜50의 경도를 가지는 열가소성폴리에스테르계 탄성중합체로 형성되고, 부트고정부의 두께(S3)가 1㎜≤S3≤1.8㎜이고, 또한, 하기식에서 나타내는 계산 체결값(δ)이 0＜δ≤1.6㎜인 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.

δ＝{ψA＋(2×S3)}－ψD

ψD:부트밴드의 계산상의 체결내경

ψA:부트부착부의 최대외경

S3:부트고정부의 두께(체결력이 부하되기 전의 두께)
제2항에 있어서, 수지부트의 주름부의 각 산부(山部)의 평균두께(T)가 각각 0.5㎜≤T≤1.5㎜이고, 각 곡부(谷部)의 평균두께(t)가 각각 0.5㎜≤t≤1.5㎜이며, 모든 인접하는 곡부와 산부와의 두께비(r)(r＝t/T)가 1.0≤r＜1.5의 범위내이고, 또한 산부의 평균두께(T)의 최대치(Tmax)가 최소치(Tmin)에 대하여 Tmax≤1.5Tmin 이고, 곡부의 평균두께(t)의 최대치(tmax)가 최소치(tmin)에 대하여 tmax≤1.5tmin인 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 부트밴드의 밴드부재의 두께(S1)가 0.3㎜≤S1≤0.6㎜이고, 폭(W1)이 8㎜≤W1≤12㎜인 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제4항에 있어서, 부트밴드의 레버부재의 두께(S2)가 밴드부재의 두께(S1)에 대하여 2.5≤(S2/S1)≤3.5㎜이고, 폭(W2)이 밴드부재의 폭(W1)과 같은 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제5항에 있어서, 부트밴드의 레버부재의 표면에 표면경화처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 수지부트의 부트고정부의 내주면에, 부트부착부의 외주면에 형성된 고리형상의 끼움홈과 끼워 맞춰지는 고리형상의 볼록부를 가지는 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제7항에 있어서, 상기 끼움홈의 양측에 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 부트밴드의 밴드부재의 내주면에 돌출부를 설치하고, 이 돌출부를 수지부트의 부트고정부의 외주면에 접촉시켜서, 밴드부재의 내측면과 부트고정부의 외주면 사이에 부분적인 틈새가 생기는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제9항에 있어서, 레버부재를 접어 꺾은 때에, 밴드부재의 접어 꺾이는 부분과 근접하는 위치에 상기 돌출부를 설치하는 것을 특징으로 등속자재이음매.
제10항에 있어서, 상기 돌출부의 단면과 밴드부재의 접어 꺾이는 부분과의 사이의 원주방향틈새(r)가 0＜r≤1.5㎜인 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제9항에 있어서, 상기 돌출부의 폭이 부트부착부의 끼움홈의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 돌출부의 폭이 부트부착부의 끼움홈의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 등속자재이음매.