KR20080031329A - 2개 몸체를 연결하는 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 속이 비어 내부공간을 갖는 원통형의 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 배치되어 이들 몸체를 연결하기 위한 것으로서, 제2 몸체를 제1 몸체에 끼울 때 제2 몸체의 단부가 링에 형성된 다수의 탄성변형 돌출부 사이를 통과하는데, 이들 돌출부는 상기 링에 등간격으로 배치되어 있고, 돌출부의 선단부가 가상의 원주면에 놓여있으며, 상기 링은 회전대칭 형태로서 그 직경은 제2 몸체의 단부의 외경보다 작으면서 내부공간의 직경보다는 크며, 단부를 끼울 때 돌출부들이 축선에 대해 각도를 이루면서 삽입방향으로 휘어지면서 돌출부 선단부가 단부의 바깥면을 긁어대며 홈을 형성하여, 단부를 어느정도 삽입한 뒤에는 축선방향으로 삽입방향의 역방향의 이동이 차단되는 커플링에 관한 것이다.

Description

2개 몸체를 연결하는 커플링{COUPLING BETWEEN TWO BODIES}

본 발명은 속이 비어 내부공간을 갖는 원통형의 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 배치되어 이들 몸체를 연결하기 위한 것으로서, 제2 몸체를 제1 몸체에 끼울 때 제2 몸체의 단부가 링에 형성된 다수의 탄성변형 돌출부 사이를 통과하는데, 이들 돌출부는 상기 링에 등간격으로 배치되어 있고, 돌출부의 선단부가 가상의 원주면에 놓여있으며, 상기 링은 회전대칭 형태로서 그 직경은 제2 몸체의 단부의 외경보다 작으면서 내부공간의 직경보다는 크며, 단부를 끼울 때 돌출부들이 축선에 대해 각도를 이루면서 삽입방향으로 휘어지면서 돌출부 선단부가 단부의 바깥면을 긁어대며 홈을 형성하여, 단부를 어느정도 삽입한 뒤에는 축선방향으로 삽입방향의 역방향의 이동이 차단되는 커플링에 관한 것이다.

이런 커플링에 대해서 EP-A-0378035, EP-A-0212883, EP-A-0579194, EP-A-0294948, EP-A-0972981, DE-A-19723594에 소개되어 있다. 이런 종래기술에 비해, 본 발명의 목적은 특별한 분리작업과 분리공구 없이도 아주 쉽게 분리가 가능하면서도 결합상태에서는 아주 단단히 결합되어 겉으로는 분리가 불가능한 것 같이 결합된 2개 몸체 사이의 커플링을 실현하는데 있다.

본 발명의 이런저런 목적은 위에서 언급한 커플링에서 돌출부의 선단부가 나사의 일부분을 이루도록 경사져, 제2 몸체를 제1 몸체에 대해 돌리기만 해도 나사의 형상을 따라가는 축방향 이동이 일어나면서 제2 몸체의 단부를 제1 몸체에서 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링에 의해 달성된다.

돌출부는 내부공간의 안쪽으로 뻗지만 상기 단부면에 위치할 수도 있다. 안전을 위해서는 커플링 작업을 할 때 돌출부가 내부공간 안쪽에 위치하는 것이 좋은데, 그렇지 않을 경우 작업자가 날카로운 돌출부에 다칠 우려가 있다.

돌출부의 재료로는 어떤 것도 좋지만, ABS처럼 충분히 강한 플라스틱이 적당하고, 금속, 그중에서도 스틸이 특히 좋은데, 이는 저렴하면서도 신뢰성이 높기 때문이다.

또, 링에 돌출부들이 일체로 형성되고, 제1 몸체의 벽면에 링의 일부분을 끼우는 것이 바람직하다. 이 경우, 펀칭이나 프레싱으로 제작하는 것이 작업도 쉽지만 제조비도 비교적 저렴하다.

또, 이와 같은 링의 외연부에 다수의 돌기가 형성되어 있어, 상기 2개 몸체를 상대회전시키면 이런 돌기에 의해 링이 더 단단히 고정되면 좋다. 제2 몸체의 단부를 돌려 밖으로 빼낼 때, 링 전체에 걸쳐 힘의 분산이 일어나고, 이렇게 되면 이들 돌기에 힘이 분산되어 미늘고리 역할을 한다. 따라서, 이들 돌기는 링의 전체에 걸쳐 골고루 등간격으로 분포되는 것이 바람직하다. 이들 돌기는 링과 같은 평면상에 놓이는 것이 좋다.

본 발명의 다른 특징은, 각각의 돌출부가 제2 몸체의 단부가 밖으로 움직일 때의 회전 반대 방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다. 제2 몸체의 단부를 돌리는 동안 각각의 돌출부에 반경방향의 힘이 어느정도 작용하여, 링이 약간은 팽창하려고 하므로 나사회전이 쉬워진다.

또, 본 발명에 의하면 내부공간에 제2 몸체의 단부를 끼우는 거리를 정하기 위한 스토퍼가 형성되어 있다. 이 경우, 제2 몸체의 단부에 힘을 주면서 제1 몸체의 내부공간 안으로 밀어넣기만 해도 아주 간단하게 커플링이 이루어지는데, 이런 삽입 길이가 스토퍼에 의해 결정된다. 이런 축방향 삽입은 환형 단턱에 의해서도 이루어지는데, 제2 몸체의 단부의 선단부가 이런 단턱에 걸린다.

본 발명에 의하면, 제1 몸체가 튜브일 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 제2 몸체의 단부가 플라스틱, 콘크리트, 목재, 또는 철, 구리, 알루미늄을 포함한 금속으로 이루어질 수 있다. 제2 몸체의 재료와 효과적으로 작용할 수 있도록 돌출부의 재료를 선택하는 것이 중요하다.

또, 링을 몸체 벽면의 환형 홈에 탄성적으로 고정한다. 2개 몸체를 상대회전시켜 분리해야만 할 상황에서 링을 어느 방향으로도 회전하지 못하게 고정하는 것이 중요한데, 이를 위해 전술한 바와 같이 링에 여러개의 돌기를 형성한다.

이상과 같은 커플링을 설치하는 방법은,

⒜ 단부를 따라 축선 방향으로 제2 몸체의 표면을 이동시키는 단계;

⒝ 제1 몸체와 제2 몸체를 상대 회전시켜 제1 몸체의 내부공간에 제2 몸체의 단부를 더 끼우는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 삽입 방향을 기준으로 상류측에 제1 몸체나 제2 몸체에 밀봉링이 있고, 이때문에 돌출부의 선단부가 관련 몸체 표면을 긁어 생기는 흠집으로 인한 불완전 밀봉이 방지된다.

본 발명의 마지막 특징은, 제1 몸체의 환형 홈에 밀봉링을 끼워, 제2 몸체의 단부를 끼웠다가 반대 방향으로 빼낼 때 밀봉링이 제2 몸체와 맞닿아 밀봉작용을 하도록 하는 것이다.

이런 커플링을 설치할 때, 환형 홈과 관련 몸체의 원주면 사이에 쐐기형 틈새가 생긴다. 처음에는 탄성 밀봉링이 관련 몸체의 원주면과 함께 계속 움직이면서 링과 일체인 돌출부에 걸리게 된다. 이제 충분히 끼웠다고 판단되거나 스토퍼에 걸릴 때까지 밀봉링을 더 삽입한다. 다음, 2개의 몸체를 적절하게 상대회전 시키면 반대방향으로 축방향 이동이 일어나는데, 이 상태에서 반대방향으로 테이퍼진 홈의 바닥에 걸리는 쐐기작용으로 인해 밀봉링이 고정된다. 밀봉링을 쐐기형 틈새로 밀어내는 압력을 커플링이 받으므로, 밀봉작업이 더 개선된다.

본 발명의 커플링은 2개의 튜브를 결합하는데 사용될 수 있다. 양면 커플링 슬리이브를 사용해 결합하기도 하는데, 이런 슬리이브는 외측 슬리이브이거나 내측 슬리이브이다. 외측 슬리이브인 경우, 2개 튜브의 자유단부를 서로 맞대게 하여 결합할 수 있다. 예를 들어 외측 슬리이브의 안쪽면에 밀봉링을 배치하면 완전밀봉을 이룰 수 있다.

본 발명은 튜브의 결합은 물론, 내부공간이 있는 몸체와 내부공간이 없는 몸체를 서로 결합하는데에도 사용된다. 따라서, 본 발명에 의한 커플링은 나무기둥에 우편함을 연결하는데에도 사용될 수 있다. 또, 본 발명의 커플링을 이용해 구멍이 뚫린 테이블에 다리를 연결할 수도 있다. 또, 망치머리에 자루를 연결하는데에도 이용된다.

이상의 설명은 어디까지나 예를 든 것일 뿐이다. 중요한 것은, 2개의 몸체에 반대 방향으로 인장력을 가해서는 한번 결합된 커플링을 분리할 수 없다는 것이다. 본 발명의 커플링에 의한 연결은 전술한 바와 같이 몸체를 돌려야만 분리될 수 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1a는 2개의 튜브가 커플링을 사이에 두고 결합하기 전에 간격을 두고 배치한 상태의 사시도;

도 1b는 도 1a의 단면도;

도 2a는 돌출부와 미늘형 돌기가 달려있는 링의 사시도;

도 2b는 도 2a의 저면도;

도 2c는 도 2b의 A-A선 단면도;

도 3a는 도 1a의 튜브를 결합하는 도중의 1단계의 사시도;

도 3b는 도 1b에 대응하는 단면도;

도 4a는 2개의 튜브를 분리하기 시작한 때의 사시도;

도 4b는 도 4a의 상태의 단면도;

도 5a는 2개의 튜브를 완전히 분리한 상태의 사시도;

도 5b는 도 5a에 대응하는 상태의 단면도;

도 6a~c는 본 발명의 다른 실시예의 전개상태의 종단면도와 사시도;

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 커플링 슬리이브의 전개사시도;

도 8은 다른 실시예의 슬리이브의 단면도;

도 9는 도 8의 다른 예의 단면도.

도 1a의 제1 튜브(1)의 내경은 제2 튜브(2)의 외경과 같아, 제2 튜브(2)를 제1 튜브(1) 안으로 화살표(4) 방향으로 환형 스토퍼(3)까지 끼울 수 있다. 환형 단턱(5)에는 스틸 링(6)이 얹혀지는데, 링의 안쪽에는 12개의 돌출부(7)가 일체로 형성되어 있다. 도 1a~b를 보면, 돌출부(7)는 화살표(4) 방향으로 약간 아래쪽으로 휘어져 있다.

링(6)은 원통형 고정링(8)에 의해 튜브(1)에 고정되고, 고정링(8)은 링(6)을 끼운 뒤 나사결합, 접착, 용접 등의 방법으로 튜브(1)에 고정된다. 튜브(1)의 재질이 플라스틱일 경우 링(6)을 튜브(1)에 매립할 수도 있다.

기본적으로, 돌출부(7)는 선단부가 나사의 일부분을 이루는 위치로 기울어져 있다(도 1b, 2c 참조). 이때문에 튜브(1)의 내부공간(11)의 축(10)을 중심으로 튜브(1,2)를 화살표 12 방향으로 돌리면 도 4a의 화살표 13 방향의 기울어지면서, 화살표 14 방향의 움직임이 생기고, 결국 제2 튜브(2)의 단부(15)을 제1 튜브(1)의 내부공간(11)에서 빼낼 수 있다.

도 1a~b는 결합하기 전의 처음 상태를 보여준다.

도 2a~c를 보면 돌출부(7)가 달린 링의 바깥쪽에 미늘모양의 돌기(16)가 형 성되어 있음을 알 수 있다.

도 3a~b는 제1 튜브(1)에 대해 힘을 가해 제2 튜브(2)를 화살표(4) 방향의 축방향으로 이동시키면 튜브(2)에 의해 돌출부(7)가 아래쪽으로 휘어지면서 제2 튜브(2)의 선단부(17)가 결국 스토퍼(3) 윗면(18)에 맞닿는 상태를 보여준다. 도 3a~b의 상태는 결합상태이다. 돌출부(7) 때문에, 제2 튜브(2)가 화살표(4) 반대방향으로의 이동이 차단되므로, 이런 식의 튜브(1,2) 결합은 아주 강력하다.

도 4a~b에 의하면, 튜브(2)를 화살표(12) 방향으로 돌릴 때, 화살표(14) 방향의 축방향 이동과 함께 화살표(13) 방향의 나사운동이 일어나, 튜브(2)가 튜브(1)에서 빠진다. 날카로운 돌출부(7)는 튜브(2)의 표면에 홈(19) 형태의 흠집을 만든다. 특히 PVC와 같은 연질 플라스틱의 경우 이런 흠이 선명하게 잘 생긴다. 그러나, 이런 홈이 있다고 해서 도 1, 3과 같이 튜브(1,2)를 재결합하는데 곤란이 있는 것은 아니다.

도 5a~b의 상태는, 튜브(2)를 화살표(12) 방향으로 계속 돌려 튜브(1)에서 완전히 분리된 상태이다. 이때는 홈(19)이 더 넓은 면적에 걸쳐 형성된다.

도 6은 튜브커플링의 전개상태의 측면도와 사시도이다. 이 커플링은 2개의 튜브(30,31)을 결합하기 위한 것으로, 커플링 슬리이브(32)를 이용한다. 커플링 슬리이브(32)의 환형 단턱(33)에 닿을 때까지 튜브(31)를 삽입한다. 슬리이브(32)와 튜브(31) 사이의 결합은 접착제에 의한다.

슬리이브(32)의 환형 홈(34)에 고무제 탄성 밀봉링(35)을 끼운다. 밀봉링(35)은 튜브(30)의 바깥면에 대한 밀봉작용을 한다. 돌출부(38)가 나사 위치로 배치된 스프링강 링(37)을 환형 홈(36)에 인장상태로 고정한다(도 6c 참조). 튜브(30)를 슬리이브(32) 안으로 밀어넣되, 돌출부(38)를 지나면서 휘어지게 하고 밀봉링(35)을 지나 단턱(33)에 걸릴 때까지 밀어넣는다.

이제 결합이 끝나고, 튜브(31)와 튜브(30)가 밀봉링(35)에 의해 슬리이브(32)에 밀봉결합되며, 튜브를 회전해야만 슬리이브(32)에서 분리할 수 있다.

도 7은 커플링 슬리이브(41)의 전개사시도이다. 회전대칭 부시(42)가 클램핑링(43)와 협력해 스테인리스스틸이나 스프링강 링(44)을 조이는데, 이 링(44)은 안쪽에 돌출부(7)가 달려있고, 바깥쪽에는 4개의 홈(45)이 형성된다. 이들 홈(45)은 부시(42)의 안쪽면에 배치된 기다란 돌기(46)와 맞물려 링(44)을 부시(42)에 대해 어느 쪽으로도 회전하지 못하게 한다. 클램핑링(43)에도 마찬가지로 홈(47)이 대응 형성되어 있다.

밀봉요소 기능을 하는 고무제 O-링(48)을 클램핑링(43) 안쪽면에 설치한다. 도 8을 보면 클램핑링(43)의 안쪽면의 환형 홈에 O-링(48)을 일부 끼워넣는다.

링(44)이 슬리이브(41)에 대해 어느쪽으로도 회전하지 못하게 하는 기능(회전잠금기능)은 아주 중요한데, 그 이유는 예컨대 튜브를 슬리이브(41) 안으로 끼워 링(44)의 돌출부(7)의 선단부(9)와 접촉하면 선단부(9)의 나사 형태로 인해 튜브의 적당히 회전하면서 커플링 슬리이브(41)에 대해 계속 삽입되기 때문에 그렇다. 특히 튜브의 직경이 비교적 커서 공차가 생기고 안쪽으로 자동으로 삽입되지 않을 경우 이런 기능은 아주 중요하다. 일단 문제의 튜브가 원하는 위치에 이른 다음에는, 반대로 튜브를 회전시키면 본 발명에 따른 외곽 방향으로의 이동을 얻을 수 있다.

삽입된 튜브의 바깥면과 작용하는 O-링(48)이 돌출부(7)의 상류에 있음을 명심하자. 이때문에 삽입된 튜브의 바깥면이 돌출부 선단부(9)에 긁히지 않으며, 결국 상류측에서는 O-링(48)의 부적절한 밀봉기능이 일어나지 않는다.

도 8의 커플링 슬리이브(51)의 플라스틱 부시(53)와 일체로 스프링강 링(52)이 사출성형 공법으로 형성된다. 회전잠금 기능은 양방향으로 이루어진다. 플라스틱으로 둘러싸인 링(52)의 가장자리를 필요하다면 플라스틱에 고정하기 위해 더 보강할 수 있다.

도 9의 커플링 슬리이브(61)에서는 부시(62)와 클램핑링(63) 사이에 스틸 링(44)을 고정한다. 클램핑링(63)의 안쪽면은 절두원추면(64)이고, 이곳에 O-링(48)을 설치한다.

이상 설명한 2개 튜브 사이의 커필링은 어디까지나 예를 든 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

Claims (14)

1. 속이 비어 내부공간을 갖는 원통형의 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 배치되어 이들 몸체를 연결하기 위한 것으로서, 제2 몸체를 제1 몸체에 끼울 때 제2 몸체의 단부가 링에 형성된 다수의 탄성변형 돌출부 사이를 통과하는데, 이들 돌출부는 상기 링에 등간격으로 배치되어 있고, 돌출부의 선단부가 가상의 원주면에 놓여있으며, 상기 링은 회전대칭 형태로서 그 직경은 제2 몸체의 단부의 외경보다 작으면서 내부공간의 직경보다는 크며, 상기 단부를 끼울 때 돌출부들이 축선에 대해 각도를 이루면서 삽입방향으로 휘어지면서 돌출부 선단부가 단부의 바깥면을 긁어대며 홈을 형성하여, 단부를 어느정도 삽입한 뒤에는 축선방향으로 삽입방향의 역방향의 이동이 차단되는 커플링에 있어서:

   상기 돌출부의 선단부가 나사의 일부분을 이루도록 경사져, 제2 몸체를 제1 몸체에 대해 돌리기만 해도 나선형 이동에 의한 축방향 이동이 일어나면서 제2 몸체의 단부를 제1 몸체에서 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부가 스틸을 포함한 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 링에 돌출부들이 일체로 형성되고, 제1 몸체의 벽면에 링의 일부분을 끼우는 것을 특징으로 하는 커플링.
4. 제3항에 있어서, 상기 링의 외연부에 다수의 돌기가 형성되어 있어, 상기 2개 몸체를 상대회전시키면 이런 돌기에 의해 링이 더 단단히 고정되는 것을 특징으로 하는 커플링.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 하나에 있어서, 각각의 돌출부가 제2 몸체의 단부가 밖으로 움직일 때의 회전 반대 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 커플링.
6. 제5항에 있어서, 상기 돌기가 미늘 모양의 고리 형태인 것을 특징으로 하는 커플링.
7. 제1항에 있어서, 상기 내부공간에 제2 몸체의 단부를 끼우는 거리를 정하기 위한 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 커플링.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 몸체가 튜브인 것을 특징으로 하는 커플링.
9. 제1항 내지 제8항의 어느 하나에 있어서, 상기 제2 몸체의 단부가 플라스틱, 콘크리트, 목재, 또는 철, 구리, 알루미늄을 포함한 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플링.
10. 제3항에 있어서, 상기 링이 중간에서 끊어지고, 상기 링을 몸체 벽면의 환형 홈에 탄성적으로 고정하는 것을 특징으로 하는 커플링.
11. 제1항 내지 제10항의 어느 하나에 있어서, 상기 링을 어느 방향으로도 회전하지 못하게 고정하는 것을 특징으로 하는 커플링.
12. 제1항 내지 제11항의 어느 하나에 있어서, 삽입 방향을 기준으로 상류측에 제1 몸체나 제2 몸체에 밀봉링이 있는 것을 특징으로 하는 커플링.
13. 제12항에 있어서, 제1 몸체의 환형 홈에 밀봉링을 끼워, 제2 몸체의 단부를 끼웠다가 반대 방향으로 빼낼 때 밀봉링이 제2 몸체와 맞닿아 밀봉작용을 하는 것을 특징으로 하는 커플링.
14. 제11항의 커플링을 설치하는 방법에 있어서:

    ⒜ 단부를 따라 축선 방향으로 제2 몸체의 표면을 이동시키는 단계;

    ⒝ 제1 몸체와 제2 몸체를 상대 회전시켜 제1 몸체의 내부공간에 제2 몸체의 단부를 더 끼우는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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