KR20180035772A - 관 접속용의 나사 요소와 이 나사 요소를 구비한 관 접속 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 관, 특히 자동차의 라인을, 접속하기 위한 나사 요소에 관한 것이다. 상기 나사 요소에는, 나사산 형성부와 나사산이 형성되지 않은 적어도 하나의 접촉면이 마련되어 있다. 상기 나사 요소는 외측 코팅과 내측 코팅을 갖는다. 상기 외측 코팅은 제1 폴리머와 제1 고체 재료의 나노입자를 포함한다.

Description

관 접속용의 나사 요소와 이 나사 요소를 구비한 관 접속 장치{SCREW ELEMENT FOR THE CONNECTION OF TUBES AND TUBE CONNECTION DEVICE HAVING THIS SCREW ELEMENT}

본 발명은 나사 요소, 특히 관 접속용의 나사 요소에 관한 것이다. 상기 관은 바람직하게는 자동차의 라인이고, 특히 바람직하게는 브레이크 라인이다. 상기 나사 요소에는, 나사산 형성부와 나사산이 형성되지 않은 적어도 하나의 접촉면이 마련되어 있다. 상기 나사 요소는 외측 코팅과 내측 코팅을 갖는다. 또한, 본 발명은 관, 특히 상기한 나사 요소를 갖는 자동차의 관을, 접속하기 위한 관 접속 장치에 관한 것이다.

전술한 타입의 나사 요소, 또는 관 접속 장치는 근본적으로 현장에 알려져 있다. 특히, 나사 볼트로서 구성된 나사 요소가 알려져 있고, 이 나사 요소를 이용하여 브레이크 라인의 관이 브레이크 라인의 어셈블리, 예컨대 메인 브레이크 실린더, 제동 압력 분배기, 또는 제동력 부스터 등에 접속된다.

이러한 알려진 나사 요소들에는 제1 고마찰 계수를 갖는 완전한 내측 코팅이 마련되어 있다. 또한, 상기한 알려진 나사 요소들에는, 상기 접촉면의 영역에만 도포되어 있고 상기 내측 코팅보다 낮은 마찰 계수를 갖는 외측 코팅이 마련되어 있다. 이러한 방식에서는 나사 요소를 조이는 중에 미끄럼 마찰이 줄어들기 때문에, 나사 요소들은 더 많이 조여질 수 있고, 그 결과 나사 연결을 풀기가 더 어려워질 수 있다.

상기한 알려진 코팅들은 전기 도금, 금속 피복, 또는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 것과 관련이 있는 그 밖의 방법을 이용해 도포된다.

이러한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 관, 바람직하게는 자동차의 라인을, 접속하기 위한 나사 요소로서, 상기 나사 요소에는, 나사산 형성부와 나사산이 형성되지 않은 적어도 하나의 접촉면이 마련되어 있고, 상기 나사 요소는 외측 코팅과 내측 코팅을 구비하며, 상기 외측 코팅은 제1 폴리머와 제1 고체 재료의 나노입자를 포함한다.

용어 "나사 요소"는, 나사산 형성부를 갖고, 조여질 수 있는 임의의 요소를 지칭한다. 또한 용어에는, 예를 들어 패시베이션을 비롯한, 아연 또는 아연/니켈 코팅이 도포되어 있는 적절한 금속 기재가 포함된다.

그 중에서도 용어 "자동차의 라인"은 연료, 요소 용액, 냉각제, 특히 브레이크 액 용의 관을 포함한다. 본 발명에 따른 자동차의 라인은 브레이크 액 라인인 것이 바람직하다.

나사 요소의 접촉면은, 나사 결합시에 대응하는 상대-나사 요소에 힘을 가하는 나사산이 형성되어 있지 않은 면이다. 이 접촉면은 나사 머리의 아래쪽에, 또는 나사 축(threaded shaft)의 바닥면에 있을 수 있다.

"외측 코팅"과 "내측 코팅"간의 차이점은 두 가지이다. 첫 번째로는, 상기 차이점은 서로 다른 재료와 관련이 있고, 두 번째로는, 내측 코팅이 나사 요소의 금속 기재와 외측 코팅의 사이에 놓여 있다는 것이다. 이 때문에, 표현 "내측"은 "최내측"과 동일한 것으로 간주되어서는 안 된다. 동일한 내용이 표현 "외측"에 유사하게 적용된다.

특히, 중축합물(重縮合物)이 상기 폴리머로서 사용될 수 있다. 상기 폴리머는 폴리아미드 또는 폴리이미드인 것이 바람직하다.

용어 "나노입자"는 산술적으로 정해진 입자 크기가 1 ㎚ 내지 10,000 ㎚인, 바람직하게는 10 ㎚ 내지 1,000 ㎚인, 특히 바람직하게는 20 ㎚ 내지 400 ㎚인 입자를 지칭한다. 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 나노입자의 상기 산술적으로 정해진 입자 크기는 50 ㎚ 내지 200 ㎚이다.

상기 제1 고체 재료는 높은 경도를 지닌 물질이거나 윤활 고체인 것이 바람직하다. 특히, 상기 고체 재료는 >7, 바람직하게는 >8의 모스 경도를 갖는다. 상기 제1 고체 재료는 바람직하게는 금속 산화물이고, 특히 "산화알루미늄(강옥), 산화철, 탄화규소, 이산화규소, 질화규소, 탄화티탄, 질화티탄"을 포함하는 물질의 그룹에서 선택된다.

특히, 질화붕소, 그래파이트, 이황화몰리브덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 탄소 섬유가 적절한 윤활 고체이다.

본 발명의 범위 내에서, 외측 코팅이 나사 요소의 상당 부분에, 바람직하게는 전체에 피복되어 있다. 표현 "상당 부분"은, 나사 요소의 표면의 적어도 50%가 외측 코팅으로 덮여 있는 것을 의미한다. 특히, 외측 코팅은 내측 코팅을 덮는다. 바람직하게는, 외측 코팅은 내측 코팅을 또한 나사 요소의 나머지 표면을 덮는다.

외측 코팅의 마찰 계수 μ1은 내측 코팅의 마찰 계수 μ2보다 큰 것이 유익하다. 외측 코팅의 마찰 계수 μ1은 바람직하게는 0.15 내지 0.5이고, 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.4이다. 내측 코팅의 마찰 계수 μ2는 바람직하게는 0.01 내지 0.3이고, 특히 바람직하게는 0.02 내지 0.15이며, 매우 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.1이다. 언제나 이들 마찰 계수는 건조 상태에서 정해지는 알루미늄 상에서의 미끄럼 마찰과 관련이 있다.

내측 코팅은 적어도 하나의 접촉면의 영역에 배치되는 것이 유익하고, 적어도 하나의 접촉면에만 배치되는 것이 바람직하다. 내측 코팅이 2개의 접촉면에만 배치되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 내측 코팅은 나사 머리의 아래쪽에 배치된다. 내측 코팅은 나사 축의 바닥면에 도포되는 것이 바람직하다.

유익한 실시형태에 따르면, 외측 코팅의 코팅 두께는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 외측 코팅의 코팅 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 내지 5 ㎛이고, 특히 바람직하게는 2 ㎛ 내지 4 ㎛이다. 본 발명의 범위 내에서, 내측 코팅의 코팅 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 내측 코팅의 코팅 두께는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 40 ㎛이고, 특히 바람직하게는 25 ㎛ 내지 35 ㎛이다.

본 발명의 범위 내에서, 외측 코팅에서의 나노입자의 비율은 외측 코팅의 중량의 2% 내지 40%이고, 바람직하게는 5% 내지 20%이다. 이 때문에, 상기 중량은 도포되어 경화된 코팅과 관련이 있다. 외측 코팅에서의 나노입자의 비율은 외측 코팅의 중량의 8% 내지 15%인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 범위 내에서, 내측 코팅은 폴리머를 포함한다. 상기 폴리머는 바람직하게는 중축합물이고, 특히 바람직하게는 폴리아미드 또는 폴리이미드이다. 내측 코팅은 제2 고체 재료의 나노입자를 포함하는 것이 바람직하다. 제2 고체 재료는 바람직하게는 윤활 고체이다. 제2 고체 재료는 PTFE 또는 이황화몰리브덴인 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 범위 내에서, 내측 코팅에서의 나노입자의 비율은 내측 코팅의 중량의 2% 내지 40%이고, 바람직하게는 5% 내지 20%이다. 내측 코팅에서의 나노입자의 비율은 8% 내지 15%인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 범위 내에서, 나사 요소는 유니온 나사이다. 표현 "유니온 나사"는, 특히 나사 요소가 관통 보어를 갖는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 나사 요소의 나사산 형성부는 수나사부로서 형성되어 있다. 유익한 일 실시형태에 따르면, 나사 요소는 나사 머리를 갖고, 이 나사 머리에도 관통 구멍이 관통 연장되어 있다. 나사 머리는 하측 접촉면을 포함한다.

또한, 본 발명은, 관, 특히 자동차의 라인을, 접속하기 위한 관 접속 장치로서, 본 발명에 따른 나사 요소를 구비하고, 접속 요소를 구비하며, 상기 나사 요소는 상기 접속 요소와 함께 나사 결합될 수 있는 것인 관 접속 장치에 관한 것이다.

본 발명의 범위 내에서는, 조립된 상태에서, 상기 나사 요소의 접촉면은, 상기 접속 요소의 접촉면에, 또는 관 상의 플랜지의 접촉면에, 받쳐져 있다. 상기 관 상의 플랜지는 F-플랜지로서 구성되는 것이 바람직하다. 유익한 실시형태에 따르면, 상기 플랜지는 상기 접속 요소의 접속면에 배속되며 이에 맞춰 상보적인 형상을 갖는 밀봉면을 구비한다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 관 상의 플랜지는 E-플랜지로서 구성된다.

또한, 본 발명은, 나사 요소, 특히 본 발명에 따른 나사 요소를 제조하는 방법으로서, 상기 나사 요소는 나사산 형성부와, 나사산이 형성되지 않은 적어도 하나의 접촉면을 갖고, 상기 나사 요소에 내측 코팅을 피복하며, 그 후에, 상기 나사 요소에 외측 코팅을 마련하고, 상기 외측 코팅은 제1 폴리머와 제1 고체 재료의 나노입자를 포함하는 것인 나사 요소 제조 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 외측 코팅은 분무 드럼을 이용하여 나사 요소에 도포된다. 상기 내측 코팅은 분무 드럼을 이용하여 나사 요소에 도포되는 것이 유익하다.

본 발명은, 본 발명에 따른 교시로 인하여, 나사 요소가 뜻하지 않게 헐거워지는 것을 간단한 방식으로 방지할 수 있다고 하는 지견을 활용한다. 놀랍게도, 본 발명에 따라, 서로 다른 코팅을 도포한 결과, 내측 코팅이 외측 코팅보다 낮은 마찰 계수를 갖는 경우에도, 상기 지견이 적용된다는 것으로 확인되었다. 이러한 효과는, 내측 코팅과 외측 코팅간의 접착성이 낮아, 나사 요소를 조일 때, 두 코팅이 서로 미끄러진다고 하는 점에 의거한 것이다. 이러한 미끄러짐은, 나사 요소를 조일 때, 비틀림력을 상쇄시킨다. 나사는 이에 맞춰 조여질 수 있다. 이와 동시에, 보다 큰 마찰 계수를 갖는 영역, 예컨대 나사부들은, 나사 요소의 헐거워짐을 방지한다.

또한, 본 발명은, 나노입자가 코팅에서의 균열 발생을 방지한다는 점을 활용한다. 본 발명에 따른 코팅이 손상되면, 상기한 균열 발생의 방지로 인하여 보다 안정적이게 되고, 그 결과 나사 요소를 부식으로부터 보다 잘 보호하게 된다. 특히, 이러한 방식으로 외측 코팅의 부식이 방지된다. 또한, 입자의 크기가 나노미터 범위이고, 이에 상응하게 얇은 코팅을 형성하는 것이 가능해진다. 이러한 식으로, 본 발명에 따르면, 나사 요소의 치수 정밀도를 확보하기가 보다 용이하다. 폴리머와 나노입자의 조합은, 두 재료의 양호한 혼화성을 허용하고, 이와 동시에, 예를 들어 분무 드럼을 이용하여, 코팅을 도포하는 것도 여전히 용이하며, 이에 따라 비용 효율적이다. 또한, 양호한 혼화성으로 인해, 각 고체 재료를 조화(調化)시키는 것이 가능하고, 이에 따라, 예컨대 요건에 따라서, 마찰 계수를 조정하는 것이 가능하다.

단 하나의 예시적인 실시형태를 도시하는 도면들에 기초하여, 본 발명을 이하에 더 상세히 설명할 것이다. 개략적으로 도면에서는:
도 1은 나사 볼트로서 구성된, 본 발명에 따른 나사 요소를 조립 상태로 보여주는 종단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 나사 볼트의 상징적인 측면도이다.

도 1에서, 나사 볼트(1)로서 구성된 나사 요소가, 접속 블록(12) 형태의 접속 요소에 나사 체결되어 있다. 나사 볼트(1)는 이러한 나사 체결을 위한 수나사부 형태의 나사부(3)를 갖고, 접속 블록(12)은 암나사부가 마련된 블라인드 구멍(15)을 갖는다. 나사 체결에 앞서, 종축(L)을 갖는 관(2)을 나사 볼트(1)에 삽입하고, 나사 볼트(1)에 나사 체결함으로써, 플랜지(10)가 나사 볼트와 접속 블록(12)의 사이에 클램핑된다.

나사 볼트(1)의 볼트 머리(6)를 통해 나사 볼트(1)를 조일 때, 나사 볼트(1)는 접촉면(4)에 의해 플랜지(10)에 밀어붙여진다. 이와 동시에, 플랜지(10)의 밀봉면(11)이 접속 블록(12)의 접속면(14)에 밀어붙여진다. 이러한 식으로, 접속 블록(12)에 통합된 라인(13)과 관(2) 사이가 액밀식으로 연결되어, 브레이크 액의 누설이 방지된다.

도 2는 도 1에 도시된 나사 볼트(1)의 상징적인 측면도로서, 나사 볼트(1)의 외측 가장자리가, 코팅(7, 8)을 상징하는 두꺼운 선으로 그려져 있는 도면이다. 외측 코팅(7)은 나사 볼트(1)의 표면을 전체적으로 덮고 있다. 한편, 내측 코팅(8)은 나사 볼트(1)의 접촉면(4, 5)에만 도포되어 있다.

나사 볼트(1)는 알려진 방식으로 제조된다. 또한, 나사 볼트의 제조에는, 아연 및 니켈을 포함하는 방식(防蝕) 코팅이 포함된다. 그 후에, 상기 방식 코팅에는, 결과적으로 아연/니켈 코팅을 보호하는 패시베이션 코팅이 피복된다. 이 패시베이션 코팅에 먼저 내측 코팅(8)이 도포되고, 끝으로 외측 코팅(7)이 도포된다.

내측 코팅(8)과 외측 코팅(7)은 양자 모두 중축합물로 만들어진 바인더를 포함한다. 내측 코팅(8)용 중축합물은, 산술적으로 정해진 입자 크기가 100 ㎚인 이황화몰리브덴 나노입자를 결합시킨다. 내측 코팅(8)에서의 이황화몰리브덴 나노입자의 비율은 10 중량%이다. 상기 내측 코팅은 30 ㎛의 코팅 두께로 도포된다.

외측 코팅(7)에는 황화 텅스텐(IV)이 마련된다. 황화 텅스텐(IV)은 평균 입자 크기가 180 ㎚이고, 외측 코팅(7)의 중량의 15%를 차지한다. 외측 코팅(7)의 코팅 두께는 4 ㎛로 선택되어 있다. 두 코팅(7, 8)은 분무 드럼을 이용하여 도포된다.

Claims (9)

1. 관(2)을, 접속하기 위한 유니온 나사로서, 상기 유니온 나사에는, 나사산 형성부(3)와 나사산이 형성되지 않은 적어도 하나의 접촉면(4, 5)이 마련되어 있고, 상기 유니온 나사는 외측 코팅(7)과 내측 코팅(8)을 구비하며, 상기 내측 코팅(8)은 적어도 하나의 접촉면(4, 5)의 영역에 배치되고,
   상기 외측 코팅(7)은 제1 폴리머와 제1 고체 재료의 나노입자를 포함하고, 상기 외측 코팅(7)의 마찰 계수 μ1은 상기 내측 코팅(8)의 마찰 계수 μ2보다 크고,
   상기 외측 코팅(7)은 상기 유니온 나사의 표면의 적어도 50%를 덮고 있는 것인 관 접속용 유니온 나사.
2. 제1항에 있어서, 상기 외측 코팅(7)의 코팅 두께는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛인 것인 관 접속용 유니온 나사.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내측 코팅(8)의 코팅 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인 관 접속용 유니온 나사.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외측 코팅(7)에서의 나노입자의 비율은 2 중량% 내지 40 중량%인 것인 관 접속용 유니온 나사.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내측 코팅(8)은 폴리머를 포함하는 것인 관 접속용 유니온 나사.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내측 코팅(8)은 제2 고체 재료의 나노입자를 포함하는 것인 관 접속용 유니온 나사.
7. 제6항에 있어서, 상기 내측 코팅(8)에서의 나노입자의 비율은 2 중량% 내지 40 중량%인 것인 관 접속용 유니온 나사.
8. 관(2)을 접속하기 위한 관 접속 장치로서, 제1항 또는 제2항에 따른 유니온 나사를 구비하고, 접속 요소를 구비하며, 상기 유니온 나사는 상기 접속 요소에 나사 체결될 수 있는 것인 관 접속 장치.
9. 제8항에 있어서, 조립된 상태에서, 상기 유니온 나사의 접촉면(4, 5)은, 상기 접속 요소의 접촉면에, 또는 상기 관(2) 상의 플랜지(10)의 접촉면에, 받쳐져 있는 것인 관 접속 장치.

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