KR20100032608A - 호스 접속구 - Google Patents

Abstract

호스 접속구(10)는, 통형상의 소켓(12)과, 소켓(12)보다 작은 직경을 가지면서 소켓(12)의 내측에 위치하는 통형상의 니플(13)과, 니플(13)의 외주면에 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 환형 홈(16)을 구비한다. 소켓(12)과 니플(13) 사이에 호스(30)가 삽입되고, 소켓(12)의 길이방향을 따라 복수의 위치(12a, 12b)에서 스웨이징 가공에 의하여 소켓(12)이 외주측으로부터 반경방향 내측으로 변형됨으로써, 호스(30)가 그 위치에서 고정된다. 홈(16)은 니플(13) 상에서, 스웨이징 위치(12a, 12b)들 중에서 호스(30)의 단부로부터 첫 번째의 스웨이징 위치(12a)에 대응하는 위치를 피하여 형성된다. 이러한 호스 접속구(10)에 의하면, 호스(30)의 내면고무(31)의 노화 후의 파괴(크랙 발생)를 방지할 수 있으며, 그에 따라 호스(30) 내를 통과하는 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

자동차, 브레이크, 오일, 호스, 접속

Description

호스 접속구{Fitting for connecting hose}

본 발명은 호스 접속구에 관한 것으로서, 특히 자동차용 브레이크 호스를 연결하는데 사용되는 호스 접속구에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 호스는 금속재의 접속구를 통하여 다른 호스 또는 파이프와 연결된다. 이러한 접속구의 일례가 일본 특허공개 평11-257563호 공보에 개시되어 있다.

종래의 접속구(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일단측에 통 형상의 소켓(2)과 , 소켓(2)의 내측에 위치하는 통 형상의 니플(3)을 구비하며, 타단측에 예를 들어 플레어 너트(flare nut)와 같은 조인트 부재(도시하지 않음)가 나사 체결되는 나사부(4)가 내면에 형성되어 있는 헤드(5)와, 중간부에는 원판형의 플랜지(7)를 구비한다.

호스(30)의 일단에 니플(3)이 삽입된 상태에서, 소켓(2)을 외주측으로부터 반경방향 내측으로 가압하는 스웨이징(swaging) 가공을 함으로써, 호스(30)가 니플(3)의 외주면과 소켓(2) 사이에서 압착되면서 접속구(1)에 고정된다.

한편, 호스(30)에는 고압의 유체(브레이크 오일)가 흐르기 때문에, 유체의 누수를 방지하기 위하여 호스(30)와 접속구(1) 사이에는 강한 체결력이 요구된다. 호스(30)와 접속구(1) 사이의 체결력을 강화하기 위한 방안으로, 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이 니플(3)의 외주면에 복수의 환형 홈(6)을 가공하여, 소켓(2)을 스웨이징 가공할 때 호스(30)의 내주면이 상기 홈(6)으로 파고 들어가게 하는 방식이 사용되고 있다(예를 들어 일본 실용신안공개 평5-3781호 공보).

그런데, 니플(3) 외주면에 홈(6)을 형성하는 경우 홈(6)의 형상이나 형성위치를 어떻게 하느냐에 따라서, 호스(30)가 노화되거나 지속적으로 고압의 유체에 노출됨으로써, 호스(30)와 접속구(1) 사이의 기밀이 약화되어 유체가 누설되는 문제점이 있다.

특히, 브레이크 호스(30)는 내면고무(31)와, 외면고무(32)와, 내면고무(31)와 외면고무(32) 사이에 위치하며 편조(編造)된 보강용 실을 포함하는 보강층(33)의 다층 구조로 이루어지는데, 니플(3) 외주면의 홈(6) 가공이 최적화 되지 아니하는 경우 브레이크 오일이 내면고무(31)와 니플(3) 사이에 침투되었다가 보강층(33)으로 흡수되어 외면고무(32)를 부풀어 오르게 하는 현상이 발생하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 호스와의 체결력 강화를 위하여 니플의 외주면에 형성되는 홈의 형성위치와 형상을 최적화함으로써 호스로부터 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있는 호스 접속구를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 호스 접속구는, 통형상의 소켓과, 상기 소켓보다 작은 직경을 가지면서 상기 소켓의 내측에 위치하는 통형상의 니플과, 상기 니플의 외주면에 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 환형 홈을 구비하며; 상기 소켓과 상기 니플 사이에 호스가 삽입되고, 상기 소켓의 길이방향을 따라 복수의 위치에서 스웨이징 가공에 의하여 상기 소켓이 외주측으로부터 반경방향 내측으로 변형됨으로써, 상기 호스가 그 위치에서 고정되며; 상기 홈은 상기 니플 상에서, 상기 스웨이징 위치들 중에서 상기 호스의 단부로부터 첫 번째의 스웨이징 위치에 대응하는 위치를 피하여 형성되는 구성을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 스웨이징 가공에 따른 호스의 내면고무의 길이방향 인장 변형률이 노화 후의 인장신율을 초과하지 않도록 니플 외주면에서의 홈의 형성위치를 최적화함으로써, 호스 내면고무의 노화 후의 파괴(크랙 발생)를 방지하고, 그에 따라 호스 내를 통과하는 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 호스 접속구(10)는 일단측에 통 형상의 소켓(12)과 , 소켓(12)의 내측에 위치하는 통 형상의 니플(13)을 구비하며, 타단측에 예를 들어 플레어 너트(flare nut)와 같은 조인트 부재(도시하지 않음)가 나사 체결되는 나사부(14)가 내면에 형성되어 있는 헤드(15)와, 중간부에는 원판형의 플랜지(17)를 구비한다. 또한, 니플(13)의 외주면에는 호스(30)와의 체결력 강화를 위한 복수의 환형 홈(16)이 형성되어 있다.

호스(30)는 소켓(12)과 니플(13) 사이의 공간으로 삽입됨으로써 접속구(10)와 체결된다. 구체적으로, 소켓(12)이 그 길이방향을 따라 복수의 위치(12a, 12b)에서 스웨이징(swaging) 가공에 의하여 외주측으로부터 반경방향 내측으로 가압되어 변형됨으로써, 호스(30)는 소켓(12)과 니플(13) 사이에서 압착되면서 접속구(10)에 고정된다.

한편, 호스(30)는 내면고무(31)와, 외면고무(32)와, 내면고무(31)와 외면고무(32) 사이에 위치하며 편조(編造)된 보강용 실을 포함하는 보강층(33)의 다층 구조로 이루어진다.

스웨이징 가공에 의하여 호스(30)가 압착될 때 내면고무(31)가 니플(13) 외주면의 홈(16)으로 파고 들어감으로써, 호스(30)와 접속구(10) 사이의 체결력이 증대된다.

본 실시예에서 호스(30)로는, 내면고무(31)의 쇼어 경도(Shore Hardness Number)가 70∼90 Hs이며 인장신율은 200% 이상이고, 외면고무(32)의 쇼어 경도가 60∼85 Hs이고 인장신율은 250% 이상인 것을 사용한다.

스웨이징 가공 전후의, 스웨이징 위치(12a, 12b)에서의 호스(30)의 단면적 변화율은 40∼60% 정도이다. 여기서, 단면적 변화율은, 도 4a에 도시된 바와 같이 스웨이징 가공 이전의 호스(30)의 단면적을 A라고 하고, 도 4b에 도시된 바와 같이 스웨이징 가공한 이후 스웨이징 위치(12a, 12b)에서의 호스(30)의 단면적을 B라고 했을 때, 아래와 같은 수식으로 표현될 수 있다.

스웨이징 가공 시 호스(30)의 단면적 변화율을 40∼60%로 제한하는 이유는 호스(30)의 내면고무(31)와 외면고무(32)의 노화 후 파괴와 관련된다. 앞서 언급한 쇼어 경도와 인장신율의 조건을 만족하는 본 실시예의 호스(30)는 70℃, 100시간 노화 시 내면고무(31)와 외면고무(32) 모두 -35∼-5%의 인장신율의 감소가 초래 된다. 즉, 내면고무(31)의 인장신율은 130∼190%로 감소한다. 그런데, 스웨이징 가공에 따른 압축에 의하여 단면적이 변화하는 경우, 프아송 비가 0.5에 가까운 내면고무(31)와 외면고무(32)는 길이방향으로 늘어나면서 인장변형을 하게 되며, 이때의 인장변형률이 내면고무(31)의 노화 후의 인장신율을 넘어서면 크랙이 발생하게 된다. 유한요소 해석에 의하여, 호스(30)의 단면 변화율이 40∼60%이어야 내면고무(31)의 최대 인장변형률이 130∼190%가 될 수 있음을 알 수 있었다. 따라서, 스웨이징 위치(12a, 12b)에서의 호스(30)의 단면 변화율이 40∼60%이 되어야만 노화 후 내면고무(31)에 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 노화 후 내면고무(31)의 인장신율은 130∼190% 정도이므로, 호스(30)의 단면적 변화율이 최대치인 60%가 되도록 소켓(12)을 스웨이징 하는 경우, 호스(30)의 내면고무(31)의 길이방향 인장 변형률은 노화 후의 인장신율의 하한치인 130%를 초과하지 않도록 하여야 노화 후의 파괴(크랙 발생)를 방지할 수 있다.

도 5는 니플(13)의 외주면에 홈(16)이 없는 경우의, 스웨이징 가공 시 호스(30)의 내면고무(31)의 길이에 따른 접촉응력과 길이방향 변형률을 나타낸 그래프들이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스웨이징 가공 시 내면고무(31)의 접촉응력은 호스(30)의 단부에서부터 첫 번째의 스웨이징 위치(12a)에서 최대가 되고, 두 번째의 스웨이징 위치(12b)까지 감소하게 된다. 이와 같이, 첫 번째 스웨이징 위치(12a)와 두 번째 스웨이징 위치(12b)에서 접촉응력에 차이가 나는 것은 스웨이징 시의 압력이 외면고무(32)로부터 내면고무(31)로 그대로 전달되는 것이 아니라, 중간의 보강층(33)을 통하여 내면고무(31)로 전달되기 때문이다.

한편, 스웨이징 가공 시의 내면고무(31)의 길이방향 변형률 역시 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에서 최대가 되고, 이후 감소하다가 두 번째 스웨이징 위치(12a)에서 약간 증가한다.

이 때, 앞서 살펴본 바와 같이, 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에서의 내면고무(31)의 최대 변형률은 노화 후의 인장신율 하한치인 130%를 초과하지 않는다.

도 6은 니플(13)의 외주면에 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 복수의 홈(16)이 형성된 경우의, 스웨이징 가공 시 호스(30)의 내면고무(31)의 길이에 따른 접촉응력과 길이방향 변형률을 나타낸 그래프들이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 홈(16) 형성된 위치에서 내면고무(31)의 접촉응력과 길이방향 변형률은 모두 급격하게 상승하는 첨점(P₁, P₂)이 발생하게 된다. 이와 같이 첨점(P₁, P₂)이 발생하는 이유는, 도 7에 도시된 바와 같이, 홈(16)의 양쪽 엣지(16a) 부근에서 응력집중 현상이 발생하기 때문이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 도 5에서와 같이 니플(13) 외주면에 홈(16)이 없는 경우에는 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에서의 내면고무(31)의 최대 변형률은 130%를 초과하지 않지만, 도 6에서와 같이 니플(13) 외주면에 홈(16)이 형성되어 있는 경우, 특히 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에 홈(16)이 형성되어 있는 경우 첨점(P₁, P₂)의 발생으로 인하여 내면고무(31)의 최대 변형률이 130%를 초과하게 된다.

따라서, 니플(13)의 외주면에서 적어도 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에 대응하는 위치에는 홈(16)을 형성하지 않는 것이 좋다. 또한, 첫 번째 스웨이징 위치(12a)로부터 뒤 쪽(호스의 단부(30)로부터 멀어지는 쪽)으로도 소정 구간에서는 내면고무(31)의 변형률이 급격하게 감소하지 않으므로 이 구간에서도 홈(16)이 형성되지 않도록 하는 것이 좋다.

본 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에서의 스웨이징 폭이 W라고 할 때, 스웨이징의 시작점으로부터 뒤 쪽으로 1.5W에 해 당하는 구간에서 홈(16)을 형성하지 않았다.

첫 번째 스웨이징 위치(12a)로부터 호스(30)의 단부를 향한 앞 쪽 구간의 경우, 홈(16)을 형성하여도 무방하지만, 실제 이 구간에서는 밀봉 성능과 관계된 접촉응력의 상승이 미미하므로, 본 실시예에서는 이 구간에도 홈(16)을 형성하지 않았다.

한편, 홈(16)의 깊이 및 폭, 그리고 홈(16)들 사이의 거리는 접촉응력 상승의 효율성 및 내면고무(31)의 노화 후 파괴를 방지하기 위하여 적절한 형상을 가지는 것이 좋다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 홈(16)은 대략 V자(이등변 삼각형)형 단면을 가지도록 형성된다. 홈(16)의 깊이를 t, 상단부 폭을 G, 홈(16)들의 중심부 사이의 거리(피치)를 D라고 했을 때; 홈(16)의 폭(G)에 대한 깊이(t)의 비(t/G)는 본 실시예에서와 같이 내면고무(31)의 쇼어 경도가 70~90 Hs인 경우 0.3이하가 되어야 내면고무(31)가 홈(16)의 안쪽까지 잘 밀착될 수 있다. 또한, 스웨이징 폭(W)(도 3 참조)에 대한 홈(16)의 폭(G)의 비(G/W)는 0.7 이하이고, 홈(16)의 폭(G)에 대한 홈(16)들 사이의 거리(D) 비(D/G)는 2 이상이어야, 인접한 홈(16)에 의하여 홈(16)에서의 접촉응력이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 홈(16)의 내각(측벽들 사이의 각도)(θ)은 30도 이상이 되어야 호스(30)를 통과하는 유체의 압력이 작용할 때 접촉응력의 향상을 가져올 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위 에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

도 1은 종래의 호스 접속구의 단면도.

도 2는 종래의 호스 접속구에서 니플의 외주면에 홈이 형성된 것을 나타낸 부분 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스 접속구의 단면도.

도 4a 및 도 4b는 각각 스웨이징 가공 전후의 호스의 단면적 변화를 나타내는 도면.

도 5는 니플에 홈이 형성되지 않은 경우의 호스의 내면고무의 길이에 따른 접촉응력 및 변형률 변화를 나타낸 그래프.

도 6는 니플에 홈이 형성되어 있는 경우의 호스의 내면고무의 길이에 따른 접촉응력 및 변형률을 변화를 나타낸 그래프.

도 7은 니플에 홈이 형성되어 있는 경우의 응력집중 현상을 설명하기 위한 부분 단면도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스 접속구에서 홈의 형상을 설명하기 위한 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 호스 접속구 12: 소켓

12a, 12b: 스웨이징 위치 13: 니플

16: 홈 30: 호스

31: 내면고무 32: 외면고무

33: 보강층

Claims (6)

1. 통형상의 소켓(12)과,

   상기 소켓(12)보다 작은 직경을 가지면서 상기 소켓(12)의 내측에 위치하는 통형상의 니플(13)과,

   상기 니플(13)의 외주면에 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 환형 홈(16)을 구비하며,

   상기 소켓(12)과 상기 니플(13) 사이에 호스(30)가 삽입되고, 상기 소켓(12)의 길이방향을 따라 복수의 위치(12a, 12b)에서 스웨이징 가공에 의하여 상기 소켓(12)이 외주측으로부터 반경방향 내측으로 변형됨으로써, 상기 호스가 그 위치에서 고정되며,

   상기 홈(16)은 상기 니플(13) 상에서, 상기 스웨이징 위치(12a, 12b)들 중에서 상기 호스(30)의 단부로부터 첫 번째의 스웨이징 위치(12a)에 대응하는 위치를 피하여 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 접속구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈(16)은 상기 첫 번째 스웨이징 위치(12a)에서의 스웨이징 폭(W)에 1.5배에 해당하는 폭의 구간을 피하여 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 접속구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 홈(16)은 단면이 이등변 삼각형인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 호스 접속구.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 홈(16)의 상단부 폭(G)에 대한 깊이(t)의 비(t/G)는 0.3이하인 것을 특징으로 하는 호스 접속구.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 소켓(12)의 스웨이징 폭(W)에 대한 상기 홈(16)의 상단부 폭(G)의 비(G/W)는 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 호스 접속구.
6. 제4항에 있어서,

   상기 홈(16)의 상단부 폭(G)에 대한, 서로 인접한 홈(16)들의 중심부 사이의 거리(D)의 비(D/G)는 2 이상인 것을 특징으로 하는 호스 접속구.

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