KR20090107946A

KR20090107946A - 튜브-호스 커플링

Info

Publication number: KR20090107946A
Application number: KR1020090030319A
Authority: KR
Inventors: 찰즈 스리프트; 로브 코스헤이; 캐롤린 스나이더
Original assignee: 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2009-10-14
Also published as: JP5495605B2; EP2108873A2; US7708318B2; EP2108873A3; EP2108873B1; CN101555968A; ES2425951T3; US20090256353A1; BRPI0900799A2; CN101555968B; JP2009250441A; KR101573071B1

Abstract

튜브-호스 커플링은 삽입체 수용부를 형성하는 튜브의 단부와 삽입체 수용부를 형성하는 호스의 단부 사이에 연결되는, 중공의 신장된 삽입체를 포함한다. 상기 삽입체는 튜브 단부의 삽입체 수용부와 호스 단부의 삽입체 수용부에 유체 기밀상태로 배치된다. 호스의 구멍에 삽입체를 삽입할 동안 삽입체와 호스 사이에는 열가소성 폴리머 물질이 접합된다. 튜브는 소성 변형에 의해 삽입체 및 호스에 연결된다. 일실시예에서, 폴리머 물질은 호스의 내측 구멍을 형성하는 층이다. 다른 실시예에서, 폴리머 물질은 삽입체에서 외층을 형성한다.

삽입체, 호스, 수용부, 컬러

Description

튜브-호스 커플링{TUBE-TO-HOSE COUPLING}

본 발명은 특히 차량 공조시스템 및 이와 유사하게 밀봉된 유체 안내시스템에 적용하기 위한 주름형 튜브-호스 커플링과, 이러한 형태의 커플링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

모든 차량 공조시스템에는 가요성 호스 부분이 다수 있다. 이러한 호스 부분은 단일 시스템에서 압축기, 콘덴서, 증발기, 및 기타 다른 시스템 부품들을 포함하는 다양한 시스템 부품들과 연결된다.

커플링이 신장되는 사이로 여러 부품들에 고정되기 위해 각각의 호스 단부에는 커플링이 요구된다. 상기 커플링은 통상적으로 가요성 호스에 고정되는 단단한 튜브의 단부를 포함할 것이다. 상기 튜브는 시스템 부품에 연결되기 위해, 플레어 피팅(flare fitting) 또는 기타 다른 설비를 포함할 것이다.

가요성 호스를 단단한 튜브에 고정하기 위한 통상적인 커플링은 대략적으로 호스의 두께만큼 서로 이격된 두개의 원통형 동심벽을 갖는 커넥터 부분을 이용한다. 상기 동심벽중 하나는 하나를 다른 하나에 고정하는, 방사방향으로 확대되는 플랜지를 포함한다. 내측 동심벽은 단단한 튜브와 호스 사이로 유체를 통과시키는 관통구멍을 포함한다.

상기 호스는 내측 동심 원통부와 외측 동심 원통부 사이에 삽입된다. 외측 원통부 벽은 유체밀봉 조인트를 형성하기 위해 호스 및 내측 동심 원통부에서 주름이 잡혀 있다(소성변형).

이러한 형태의 전형적인 커플링은 TI Group Automotive Systems, LLC 에 양도된 미국특허 제5.044.671호에 개시되어 있다. 이러한 특허에서, 내측 원통형 벽은 단단한 튜브의 외측면에 의해 형성된다. 외측 동심벽은 방사내측으로 신장되는 방사방향 플랜지를 포함하는 슬리브에 의해 형성되고, 내측 동심 튜브에 연결된다. 내측 동심벽 또는 튜브는 환형의 로킹 리브를 가지며, 상기 방사방향 플랜지는 튜브의 로킹 리브상에 구부려지거나 주름잡힌다.

선택적으로, 상기 튜브는 업셋되며, 만약 업셋되지 않을 경우에는 방사방향 숄더를 가지며, 이러한 숄더는 양 방향으로 축방향 정지를 제공하기 위해, 슬리브의 방사방향 플랜지의 양측에 매우 인접하여 이와 연속하게 형성된다. 각각의 경우에 있어서, 두개의 커플링 부품(즉, 슬리브 및 튜브)의 축방향 위치는 호스를 수용할 환형 공간을 형성하도록 고정된다. 이러한 형태의 커플링 형상은 별도로 형성된 슬리브와 튜브의 단부에 다수의 금속 성형 공정을 요구한다.

커플링을 수용하는 튜브에 관한 최근의 개발에 대해서는 TI Group Automotive Systems, LLC 에 양도된 미국특허 제5.417.461호에 개시되어 있다. 이러한 특허에서, 외측 원통형 주름벽은 단단한 튜브와 일체형으로 형성된다. 내측 커플링벽은 밀봉부에 삽입되는 분리형 삽입체에 의해 형성된다. 상기 튜브는 삽입 체에 설치된 밀봉부와 조화되는 외주 시트를 포함하도록 미리 형성된다.

또 다른 유사한 커플링으로는 Manuli Auto France 에 양도된 미국특허 제5.961.157호에 개시되어 있다. 이러한 특허에는 외측 원통형 주름벽도 단단한 튜브에 의해 형성되는 커플링이 개시되어 있다. 내측 원통형 벽은 호스 수용 환형부를 형성하도록 튜브 단부에 조립된 삽입체에 의해 형성된다. 상기 삽입체는 밀봉부에도 삽입된다. 이러한 디자인에 있어서 밀봉부에 삽입되는, 삽입체의 전향 관형부는 단단한 튜브의 확장되지 않은 내경 단부에 가압된다. 삽입체의 관통구멍의 직경은 튜브의 구멍 보다 반드시 작아야만 한다.

서술한 바와 같은 각각의 디자인에서 삽입체는 삽입체와 가요성 호스 사이에 밀봉부를 형성하는데 필요한 주름력(crimping force)에 저항하기에 충분한 강도를 갖는 단단한 물질(알루미늄 또는 철 등과 같은)로 제조된다. 이러한 물질 및 관련의 제조 방법에는 비용이 많이 소요된다. 한가지 방법은 주름력을 감소시키고, 단단한 튜브와 삽입체 사이에 사용되는 O링 등과 같은 밀봉 부재를 갖는 삽입체를 사용하는 것이다. 이러한 밀봉 부재는 삽입체의 외측면과 가요성 호스의 내경 사이에 밀봉부를 형성한다. 밀봉부를 지지하는데 필요로 하는 홈은 삽입체의 벽두께 증가를 요구하므로, 관통구멍의 직경이 감소된다. 이렇게 감소된 관통구멍은 유체 시스템에서 각각의 오리피스를 한정하기 때문에, 유체 흐름에 대한 커플링의 성능에 악영향을 끼친다.

본 발명은 커플링 장치와; 흐름 통로의 과도한 수축을 피하고 커플링 형성에 필요한 제조과정을 간단하게 하는, 가요성 호스와 단단한 튜브 사이에 연결을 형성하는 방법을 제공한다.

본 발명은 간단하면서도 경제적이며, 주름형 튜브-호스 커플링의 누출방지 구조를 제공한다. 본 발명의 커플링은 튜브로의 한쪽 단부가 밀봉되고 가요성 호스 다리로의 그 대향 단부가 밀봉된 삽입체와, 상기 삽입체와 가요성 호스 사이에 접합되는 폴리머층을 포함한다.

도1 및 도2에 있어서, 하기와 같이 제조 및 조립되는 부품을 갖는 커플링은 여러가지 유체 이송용 누출방지 조인트를 형성한다. 이것은 차량 공조시스템에 사용하기에 특히 적합하다.

도1 및 도2에서, 커플링(100)은 신장된 중공 삽입체(106)에 의해 중공의 가요성 호스(104)에 연결되는 단단한 중공 튜브(102)를 포함한다. 튜브(102)의 단부(도시않음)는 시스템 부품에 연결되도록 형성된다. 상기 튜브는 예를 들어 플레어 형상을 포함하며, 시스템 부품에 형성된 나선형 시트 요소에 부착하기 위한 회전형 너트를 지지한다. 호스(104)의 대향 단부(도시않음)는 다른 튜브에 연결되거나 또는 다른 형태의 커플링에 연결된다.

튜브(102)는 철 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 적절한 합금으로는 3000 시리즈 알루미늄 합금을 예로 들 수 있다. 상기 튜브는 내측 구멍(103)을 형성한다.

도1에 있어서, 튜브의 단부는 방사방향으로 확대되는 제1슬리브부(110)와, 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부 또는 제2슬리브부(114)를 포함한다. 먼저, 방사방향으로 확대되는 슬리브부(110)는 가요성 호스(104)의 외측면을 수용하는 크기를 갖는다. 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(114)는 하기에 서술되는 바와 같이 삽입체(106)의 일부를 수용하는 크기를 갖는다.

방사방향으로 지향되는 환형 벽(113)은 방사방향으로 확대되는 제1슬리브부(110)와 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(114) 사이에서 신장된다. 상기 환형 벽(113)은 호스(104)의 축방향 삽입을 제한하는 숄더를 형성한다.

방사방향으로 지향된 환형 벽(115)은 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(114)와 튜브(102)의 내측 구멍(103) 사이에서 신장된다. 상기 환형 벽(115)은 튜브(102)의 내부로 삽입체(106)의 삽입을 제한하는 숄더를 형성한다.

삽입체(106)는 방사방향의 환형 벽(115)에 의해 형성되는 숄더와 튜브(102)의 자유단부 사이의 축방향 거리 보다 약간 긴 축방향 길이를 갖는다. 삽입체는 튜브(103)의 내측 구멍과 호스(104)의 내측 구멍(105) 사이에 유체 경로를 제공하는 관통구멍(116)을 형성한다. 구멍(116)의 단면적은 호스(104)의 구멍(105)의 단면적의 약 70% 이다.

삽입체(106)는 보강된 열가소물로 제조된다. 삽입체에 적절한 물질은 폴리아미드 6(Nylon 6) 이다. 삽입체에 적절한 보강 물질은 충진율이 약 10중량% 인 유리 섬유이다. 삽입체는 알루미늄 등의 물질로도 제조되며, 하기에 서술되는 바와 같이 폴리아미드 6 등과 같은 폴리머 물질의 층으로 코팅된다.

삽입체(106)의 단부는 확대된 원통형 컬러(120)를 포함한다. 상기 컬러(120)는 튜브(102)의 방사방향으로 확대되는 중간 부분(114)에 파일로팅(piloting) 상태로 넉넉히 수용될 수 있는 직경을 갖는다. 외측의 축방향 표면(122)은 축방향 표면(122) 보다 큰 외경을 갖는 O링 밀봉부(124) 형태의 밀봉 부재가 배치되는 방사방향 홈을 갖는다. 상기 O링 밀봉부(124)는 컬러(120)가 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(114)에 삽입될 때, 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(114)의 내측면을 밀봉한다. 컬러(120)의 단부는 삽입체(106)를 축방향으로 배치하기 위해 숄더(115)와 접촉된다.

삽입체(106)의 다른쪽 단부는 호스(104)의 내측 구멍(105) 보다 약간 긴 직경의 외측 원통면(126)을 갖는 원통형 배럴(108)을 형성한다. 상기 배럴은 최소한의 축방향 삽입력으로 호스(104)의 구멍(105)에 수용되는 크기를 갖는다.

호스(104)는 가요성이며, 다수의 압출층으로 제조되고, 내측 구멍(105)을 포함한다. 호스(104)의 단부는 삽입체 수용부를 형성한다.

호스(104)는 그 인접한 호스의 방사방향 외층에 접합되는 차량 공조시스템에 적합한 열가소물 또는 열가소성 블렌드 물질의 내층(109)을 갖는다. 상기 내층은 약 0.2mm 의 두께를 갖는다. 상기 내층 물질은 폴리알키렌 글리콜(PAG) 또는 폴리올 에스테르(POE) 등과 같은 압축기 윤활유에 대한 저항을 위해, HFC 134a 또는 HFC 152a 등의 냉매 확산에 대한 저항을 위해, 화학 추출이라는 관점에서 냉매에 대한 저항을 위해 선택되며; 또한 -30℃ 내지 +150℃ 온도 범위에서 실행될 수 있도록 선택된다.

내층(109)에 적절한 물질은 폴리아미드 6-6, 또는 폴리마이드 6-6 과 ⅡR(부탈) 엘라스토머의 블렌드 이다. 이러한 물질은 본 발명에도 사용하기에 적합한데, 그 이유는 물질의 마찰면 용융을 이용하여 강한 누출방지용 조인트를 형성하기 위해 열가소성 물질이 융해될 수 있기 때문이다.

도1 및 도2의 커플링(100)은 삽입체(106)의 배럴(108)을 호스(104)의 보어(105)에 축방향으로 삽입하므로써 조립된다. 원통형 배럴(108)의 외측 원통면(126)이 호스(104)의 구멍(105) 보다 큰 직경을 갖기 때문에, 상기 표면들은 호스(104)에 의해 배럴(108)에 부여된 작은 방사방향 내향력으로 접촉하게 된다.

삽입체는 삽입시 축선 주위로 회전하거나 또는 열을 발생하기 위해 일정 비율로 축방향으로 진동하게 된다. 스피닝 또는 진동 접촉으로 인한 마찰은 삽입체(106)의 배럴(108)의 외측 원통면(126) 및 내층(109)의 표면 용융을 유발시켜, 호스(104)의 내층(109)을 배럴(108)의 외측 원통면(126)에 융해시킨다.

폴리머층을 인접 표면에 접합하는 기타 다른 방법도 예견할 수 있다. 이러한 방법들은 유도 가열과, 용제 또는 접착제의 사용을 포함한다.

일단 완전히 삽입되었다면, 삽입체(106)는 방사방향 환형 벽(113)과 방사방향 환형 벽(115) 사이의 축방향 이격거리와 동일한 축방향 거리로, 호스(104)의 자유단부로부터 신장된다. 그후, 호스(104) 및 삽입체(106)의 서브조립체는 튜브(102)에 연결된다. O링 밀봉부(124)를 갖는 컬러(120)는 방사방향 환형 벽(115) 에 의해 형성된 숄더에 컬러가 접촉할 때까지, 튜브(102)의 단부에 삽입된다. 이것은 호스(104)의 단부를 방사방향으로 확대되는 슬리브부(110)의 내부에 배치시켜, 호스의 자유단부가 방사방향 환형 벽(113)과 접촉되게 한다.

튜브(102)의 방사방향으로 확대되는 중간 부분(114)은 상기 부분(114)을 컬러(120)의 외측 축방향 표면(122)상으로 붕괴시키기 위하여, 컬러(120)에 인접하여 방사내향으로 주름잡힌다. 주름(128)은 컬러(120)를 포획하여, 삽입체(106)를 튜브에 고정한다. 밀봉 부재(124)는 유체 밀봉부를 형성하기 위해, 방사방향으로 확대되는 중간의 부분(114)과 컬러(120)에 대해 압축된다.

호스(104)의 단부 위에 놓이는, 방사방향으로 확대되는 슬리브부(110)는 호스 형성 주름부(130)에서 주름잡히거나 또는 방사내향으로 소성변형된다. 호스의 환형 벽은 호스를 삽입체에 기계적으로 고정하기 위해, 삽입체(104)의 배럴(108)과 방사방향으로 확대되는 슬리브부(110) 사이에서 압축된다. 주름 동작은 연속적으로 실행되거나 또는 동시에 실행된다.

삽입체(106)는 O링 밀봉부(124)에 의해 단단한 튜브(102)에 밀봉된다. 삽입체(106)는 내측 폴리머층(109)의 표면 용융에 의해 생성된 접합에 의해, 호스(104)의 내측면에 밀봉된다. 상기 층(109)은 조립시 삽입체(106)의 외측 원통면(126)에 접합된다.

도1 및 도2의 실시예에서 유체 밀봉 배치는 상술한 미국 특허에 개시된 다양한 튜브-호스 커플링에 연합하기에 적합하다. 이러한 배치에서, 가요성 호스는 폴리아미드층(109) 등과 같은 내층을 포함한다.

도3에는 본 발명의 원리에 따른 또 다른 예시적인 커플링의 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예는 단단한 튜브의 단부가 단단한 튜브의 단부에 고정된 별도의 주름 슬리브 부품을 갖는다는 점을 제외하고는, 도1 및 도2의 실시예와 유사하다. 본 발명의 원리와 일치하여, 가요성 호스의 폴리머 열가소성 층은 호스의 외측 원통면 사이에 접합된다.

도3에 있어서, 커플링(200)은 신장된 중공 삽입체(206)에 의해 중공의 가요성 호스(204)에 연결된 단단한 중공 튜브(202)를 포함한다. 튜브(202)의 단부(도시않음)는 시스템 부품에 연결되도록 형성된다. 상기 튜브는 예를 들어 플레어 형상을 포함하며, 시스템 부품에 형성된 나선형 시트 요소에 부착하기 위한 회전형 너트를 지지한다. 호스(204)의 대향 단부(도시않음)는 다른 튜브에 연결되거나 또는 다른 형태의 커플링에 연결된다. 튜브(202)는 철 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 적절한 합금은 3000 시리즈 알루미늄 합금이다. 튜브는 내측 구멍(203)을 포함한다.

도3에 있어서, 튜브의 단부는 하기에 서술되는 바와 같이 삽입체(206)의 일부를 수용하는 크기를 갖는, 방사방향으로 확대되는 부분(214)을 한정하도록 형성된다. 슬리브부(214)는 이격된 방사외향 플랜지(211, 212)를 한정하도록 형성된다. 이러한 플랜지는 환형 채널을 형성한다.

일반적으로 원통형인 분리된 주름 슬리브(213)는 단부(207)로부터 축방향으로 신장된다. 상기 슬리브는 원통형 슬리브부(210)와, 환형의 방사방향 벽(217)을 포함한다. 방사방향 벽(217)은 주름 슬리브(213)를 튜브 단부에 고정하기 위해, 방사방향 플랜지(211, 212) 사이에 형성된 채널내에 수용된다. 슬리브부(210)는 가요성 호스(204)의 외측면을 수용하는 크기를 갖는다. 벽(217) 및 방사방향 플랜지(211)는 튜브(202)에 대한 호스의 축방향 이동을 제한한다.

원추형 벽(215)은 튜브(202)의 내측 구멍(203)과 방사방향으로 확대되는 슬리브부(214) 사이에서 신장된다. 상기 벽은 튜브(202)의 내부로 삽입체(206)의 삽입을 제한하는 숄더를 형성한다.

삽입체(206)는 원추형 벽(215)에 의해 형성되는 숄더와 슬리브부(210)의 자유단부 사이의 축방향 거리 보다 약간 긴 축방향 길이를 갖는다. 삽입체(206)는 튜브(202)의 내측 구멍(203)과 호스(204)의 내측 구멍(205) 사이에 유체 경로를 제공하는 관통구멍(216)를 형성한다. 구멍(216)의 단면적은 호스(204)의 구멍(205)의 단면적의 약 70% 이다.

삽입체(206)는 보강 열가소물로 제조된다. 삽입체에 적절한 물질은 폴리아미드 6(Nylin 6) 이다. 삽입체에 적절한 보강 물질은 충진율이 약 10중량% 인 유리 섬유이다. 상기 삽입체는 하기에 서술되는 바와 같이 폴리아미드 6 등과 같은 폴리머 물질의 층으로 코팅된 알루미늄 등과 같은 물질로도 제조된다.

삽입체(206)의 한쪽 단부는 확대된 원통형 컬러(220)를 포함한다. 상기 컬러(220)는 튜브(202)의 방사방향으로 확대되는 중간의 부분(214)에 파일로팅 상태로 넉넉히 수용될 수 있는 직경을 갖는다. 외측의 축방향 표면(222)은 축방향 표면(222) 보다 큰 외경을 갖는 O링 밀봉부(224) 형태의 밀봉 부재가 배치되는 양각부(relief)(223)를 갖는다. 상기 O링 밀봉부(224)는 컬러(220)가 방사방향으로 확 대되는 슬리브부(214)에 삽입될 때, 방사방향으로 확대되는 슬리브부(214)의 내측면을 밀봉한다. 컬러(220)의 단부는 삽입체를 축방향으로 배치하기 위해 원추형 벽(215)과 접촉된다.

삽입체(206)의 다른쪽 단부는 호스(204)의 내측 구멍(205) 보다 약간 긴 직경의 외측 원통면(226)을 갖는 배럴(208)을 형성한다. 상기 배럴은 최소한의 축방향 삽입력으로 호스(204)의 구멍(205)에 수용되는 크기를 갖는다.

호스(204)는 가요성이며, 다수의 압출층으로 제조되고, 내측 구멍(205)을 포함한다. 호스(204)의 단부는 삽입체 수용부를 형성한다.

호스(204)는 그 인접한 호스의 방사방향 외층에 접합되는 차량 공조시스템에 적합한 열가소물 또는 열가소성 블렌드 물질의 내층(209)을 갖는다. 상기 내층은 약 0.2mm 의 두께를 갖는다. 상기 내층 물질은 폴리알키렌 글리콜(PGA) 또는 폴리올 에스테르(POE) 등과 같은 압축기 윤활유에 대한 저항을 위해, HFC 134a 또는 HFC 152a 등의 냉매 확산에 대한 저항을 위해, 화학 추출이라는 관점에서 냉매에 대한 저항을 위해 선택되며; 또한 -30℃ 내지 +150℃ 온도 범위에서 실행될 수 있도록 선택된다.

내층(209)에 적절한 물질은 폴리아미드 6-6, 또는 폴리마이드 6-6 과 ⅡR(부탈) 엘라스토머의 블렌드 이다. 이러한 물질은 본 발명에 사용하기에 적합한데, 그 이유는 호스 물질의 마찰면 용융을 이용하여 강한 누출방지용 조인트를 형성하기 위해 열가소성 물질이 융해될 수 있기 때문이다.

도3의 커플링(200)은 삽입체(206)의 배럴(208)을 호스(204)의 보어(205)에 축방향으로 삽입하므로써 조립된다. 배럴(208)의 외측 원통면(226)이 호스(204)의 구멍(205) 보다 큰 직경을 갖기 때문에, 상기 표면들은 접촉된다.

삽입체는 축선 주위로 회전하거나 또는 삽입시 열을 발생하기 위해 일정 비율로 축방향으로 진동하게 된다. 스피닝 또는 진동 접촉으로 인한 마찰은 삽입체(206)의 배럴(208)의 외측 원통면(226) 및 내층(209)의 표면 용융을 유발시켜, 호스(204)의 내층(209)을 배럴(208)의 외측 원통면(226)에 융해시킨다.

삽입시, 삽입체(206)는 원추형 벽(215)으로부터 튜브(202)의 자유단부에 형성된 방사방향 플랜지까지의 거리와 동일한 축방향 거리로, 호스(204)의 자유단부로부터 신장된다. 그후, 호스(204) 및 삽입체(206)의 서브조립체는 튜브(202)에 연결된다. O링 밀봉부(224)를 갖는 컬러(220)는 O링 밀봉부(224)를 갖는 컬러(220)의 양각부가 원추형 벽(215)에 의해 형성된 숄더와 접촉할 때까지, 튜브(202)의 단부에 삽입된다. 이것은 호스(204)의 단부를 방사방향으로 확대되는 슬리브부(210)의 내부에 배치시켜, 호스의 자유단부가 주름 슬리브(213)의 방사방향 벽(217) 및 튜브(202)의 방사방향 플랜지(211)와 접촉되게 한다.

튜브(202)의 방사방향 플랜지(212)는 상기 부분(214)을 컬러(220)상으로 붕괴시키기 위하여, 컬러(220)에 인접하여 방사내향으로 주름잡히거나 소성변형된다. 주름(228)은 컬러(220)를 포획하여, 삽입체(206)를 튜브에 고정한다. 밀봉부(224)는 유체 밀봉부를 형성하기 위해, 원추형 벽(215) 및 양각부(223)에 대해 압축된 다.

호스(204)의 단부 위에 놓이는 별도의 주름 슬리브부(213)는 호스 형성 주름부(230)에서 주름잡히거나 또는 방사내향으로 소성변형된다. 호스의 환형 벽은 호스를 삽입체에 기계적으로 고정하기 위해, 삽입체(204)의 외측 원통면(226)과 주름 슬리브(213) 사이에서 압축된다. 주름 동작은 연속적으로 실행되거나 또는 동시에 실행된다.

삽입체(206)는 O링 밀봉부(224)에 의해 단단한 튜브(202)에 대해 밀봉된다. 삽입체(206)는 내측 폴리머층(209)의 표면 용융에 의해 생성된 접합에 의해, 호스(204)의 내측면에 밀봉된다. 상기 접합은 호스(204)의 내층(209)과 배럴(208)의 외측 원통면(226) 사이에 존재한다.

도4 및 도5에는 본 발명의 원리를 이용한 또 다른 예시적인 튜브-호스 커플링(300)이 도시되어 있다. 여기서, 튜브(302)는 내측 구멍(305)을 갖는 가요성 호스(304)에 고정되며, 신장된 중공 삽입체(306)는 본 발명의 원리에 일치한다. 삽입체(306)의 외측면은 튜브(302) 및 가요성 호스(304)에 밀봉되는 접합된 폴리머층을 포함한다.

도4 및 도5에서, 커플링(300)은 신장된 중공 삽입체(306)에 의해 중공의 가요성 호스(304)에 연결된 단단한 중공 튜브(302)를 포함한다. 튜브(302)의 단부(도시않음)는 서술한 바와 같은 실시예에서처럼 시스템 부품에 연결되도록 형성된다. 이와 마찬가지로, 베이스(304)의 대향 단부(도시않음)는 다른 튜브에 연결되거나 또는 다른 형태의 커플링에 연결된다. 튜브(302)는 서술한 바와 같은 실시예 에서처럼 철 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 상기 튜브는 내측 구멍(303)을 형성한다.

도4에 있어서, 튜브의 자유단부는 방사방향으로 확대되는 제1슬리브부(310)와, 방사방향으로 확대되는 중간의 또는 제2슬리브부(314)를 한정하도록 형성된다. 슬리브부(310)는 가요성 호스(304)의 외측면을 수용하는 크기를 갖는다. 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(314)는 하기에 서술되는 바와 같이 삽입체(306)의 일부를 수용하는 크기를 갖는다.

방사방향으로 지향된 환형 벽(313)은 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(314)와 방사방향으로 확대되는 제1슬리브부(310) 사이에서 신장된다. 상기 환형 벽은 호스(304)의 축방향 삽입을 제한하는 숄더를 형성한다.

원추형 벽(315)은 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(314)와 튜브(302)의 내측 구멍(303) 사이에서 신장된다. 상기 원추형 벽은 삽입체(306)의 튜브(302)로의 축방향 삽입을 제한하는 숄더를 형성한다.

삽입체(306)는 원통형이며, 벽(315)에 의해 형성되는 숄더와 튜브(302)의 자유단부 사이의 축방향 거리 보다 약간 긴 축방향 길이를 갖는다. 삽입체는 튜브(303)의 내측 구멍과 호스(304)의 내측 구멍(305) 사이에 유체 경로를 제공하는 관통구멍(316)을 형성한다. 상술한 실시예에서처럼, 구멍(316)의 단면적은 호스(304)의 구멍(305)의 단면적의 약 70% 이다.

삽입체(306)가 도1 및 도2의 실시예의 삽입체(106) 또는 도3 및 도4의 실시예의 삽입체(206)와 동일한 물질로 제조될 수 있더라도, 삽입체(306)는 금속으로 제조된다. 삽입체에 적절한 물질은 철 또는 알루미늄이다.

삽입체(306)는 튜브(302)로의 삽입을 위한 단부(307)를 형성하는 일반적으로 신장된 원통형 튜브이다. 상기 삽입체는 상술한 바와 같은 관통구멍(316)을 형성한다. 삽입체는 외측 원통면(326)을 포함하며, 이러한 원통면 위에는 하기에 서술되는 폴리머 물질의 층(309)이 배치된다. 상기 층은 외측 원통면(326)에 오버몰딩되거나, 또는 외측 원통면(326)에 접합된다. 선택적으로, 층(309)은 삽입체(306)의 외측 원통면(326)을 수용하는 크기를 갖는 내측 구멍이 구비된, 느슨한 폴리머 슬리브를 포함한다. 상기 폴리머 슬리브를 삽입체 및 호스에 접합하는 과정은 호스내로의 삽입시 발생하며 마찰가열을 유발한다.

외측 폴리머층(309)에 대한 외경은 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(314)와 호스(304)의 내측 구멍(305) 보다 약간 크다. 삽입체는 최소한의 축방향 삽입력으로 호스(304)의 구멍(305)과 방사방향으로 확대되는 슬리브부(314)에 수용된다.

호스(304)는 가요성이고, 내측 구멍(305)을 포함하며, 삽입체 수용부를 형성하는 단부를 포함한다. 상기 호스는 압출된 폴리아미드의 단층 호스이다.

본 발명에 따르면, 삽입체(306)의 외층(309)은 차량 공조시스템에 적합한 열가소물 또는 열가소성 블렌드 물질이다. 상기 외층은 약 0.2mm 의 두께를 갖는다. 상기 내층 물질은 폴리알키렌 글리콜(PAG) 또는 폴리올 에스테르(POE) 등과 같은 압축기 윤활유에 대한 저항을 위해, HFC 134a 또는 HFC 152a 등의 냉매 확산에 대한 저항을 위해, 화학 추출이라는 관점에서 냉매에 대한 저항을 위해 선택되며; 또 한 -30℃ 내지 +150℃ 온도 범위에서 실행될 수 있도록 선택된다.

내층(309)에 적절한 물질은 폴리아미드 6-6, 또는 폴리마이드 6-6 과 ⅡR(부탈) 엘라스토머의 블렌드 이다. 이러한 물질은 본 발명에도 사용하기에 적합한데, 그 이유는 물질의 마찰을 이용하여 강한 누출방지용 조인트를 형성하기 위해 열가소성 물질이 융해될 수 있기 때문이다.

도1 및 도5의 커플링(300)은 삽입체(306)의 단부 또는 배럴(308)을 호스(304)의 보어(305)에 축방향으로 삽입하므로써 조립된다. 배럴(308)의 외측 원통면이 호스(304)의 구멍(305) 보다 큰 직경을 갖기 때문에, 상기 표면은 호스(304)에 의해 배럴(308)에 부여된 작은 방사방향 내향력으로 접촉하게 된다.

삽입체는 삽입시 축선 주위로 회전하거나 또는 열을 발생하기 위해 일정 비율로 축방향으로 진동하게 된다. 스피닝 또는 진동 접촉으로 인한 마찰은 호스(304)의 내측 구멍과 외층(309)의 표면 용융을 유발시켜, 층(109)을 호스(304)의 내측 구멍(305)에 융해시킨다. 선택적으로, 호스(304)의 내측 구멍(305)에 외층(309)을 접합하는 과정은 슬리브의 열가소성 물질의 고주파 가열 또는 초음파 가열에 의해 달성된다. 서술한 바와 같은 실시예에서 예견되는 바와 같이, 만일 슬리브(309)가 삽입체(306)에 초기에 접합되지 않는다면, 고주파 가열 또는 초음파 가열은 열가소성 층(309)을 삽입체(306)의 외측 원통면(326) 및 호스(304)의 내측 구멍(305)에 접합한다. 인접한 표면과 폴리머층 사이에 용제가 사용될 수도 있으며 또는 접착층이 사용될 수도 있다.

삽입시, 삽입체(306)는 방사방향 환형 벽(313)과 원추형 벽(315) 사이의 축 방향 이격거리와 동일한 축방향 거리로, 호스(304)의 자유단부로부터 신장된다. 그후, 삽입체(306) 및 호스(304)의 서브조립체가 튜브(302)에 연결된다. 삽입체(306)의 노출된 단부는 자유단부가 상기 원추형 벽(315)에 의해 형성된 숄더와 접촉될 때까지 튜브(302)의 단부에 삽입된다. 이것은 호스(304)의 단부를 방사방향으로 확대되는 슬리브부(310)의 내부에 배치시켜, 호스의 자유단부가 방사방향 환형 벽(313)과 접촉되게 한다.

튜브(302)의 방사방향으로 확대되는 중간의 부분(314)은 상기 부분(314)을 삽입체(306)의 원통면상으로 붕괴시키기 위하여, 방사내향으로 주름잡히거나 소성변형된다. 도면부호 328에서의 주름은 삽입체(306)를 튜브에 고정한다. 슬리브부(314)의 이러한 오목부는 슬리브의 내측면과 삽입체(306)의 단부(307)의 외측 원통면(326) 사이에서 폴리머층(309)을 압축한다. 이러한 동작은 슬리브(306)의 방사내향으로의 작은 소성변형 또는 오목부(329)를 초래한다.

따라서, 삽입체(306)의 외측 폴리머층(309)은 튜브(302)의 방사방향으로 확대되는 중간 부분(311)의 내측 원통면에 대해 밀봉되어, 유체 기밀을 형성한다.

호스(304)의 단부 위에 놓이는, 방사방향으로 확대되는 슬리브부(310)는 호스 형성 주름부 또는 오목부(310)에서 주름잡히거나 또는 방사내향으로 소성변형된다. 호스의 환형 벽은 호스를 삽입체에 기계적으로 고정하기 위해, 삽입체(304)의 외측 원통면(326)과 방사방향으로 확대되는 슬리브부(310) 사이에서 압축된다. 주름 동작은 연속적으로 실행되거나 또는 동시에 실행된다.

삽입체(306)는 폴리머층(309)에 의해 단단한 튜브(302)에 밀봉된다. 상기 삽입체(306)는 호스(304)의 내측 구멍에 대한 폴리머층(309)의 표면 용융에 의해 생성된 접합에 의해, 호스(304)의 내측면에 밀봉된다.

이러한 변형된 디자인에서, 열가소성 층은 단단한 튜브(302)에 유체 기밀을 제공하기 위한 밀봉 수단으로서 작용한다. 주름부(328)에서 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브부(314)의 방사내향 소성변형은 원통형 삽입체(306)의 방사내향 소성변형을 유발시킨다. 삽입체(306)의 최종적인 오목부는 방사방향으로 확대되는 중간 슬리브(314)의 내부에서 삽입체(306)를 튜브 단부(307)에 고정하는 숄더를 형성한다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

도1은 본 발명의 원리를 이용한 튜브-호스 커플링의 부품을 도시하는, 조립전의 확대사시도.

도2는 도1의 조립된 커플링의 부분측단면도.

도3은 본 발명의 원리를 이용한, 변형된 형태의 커플링의 부분측단면도.

도4는 본 발명의 원리를 이용한, 변형된 형태의 튜브-호스 커플링의 부분단면도.

도5는 도4의 튜브-호스 커플링의 부품에 대한 측단면도.

Claims

삽입체 수용부를 형성하는 단부를 포함하는 내측 구멍이 구비된 단단한 튜브와,

삽입체 수용부를 형성하는 내측 구멍이 구비된 가요성 호스와,

관통구멍을 형성하는 중공의 신장된 삽입체를 포함하며,

상기 삽입체는 상기 튜브의 내측 구멍의 삽입체 수용부내에 유체 기밀상태로 고정되는 단부와, 상기 호스의 내측 구멍의 삽입체 수용부에 유체 기밀상태로 고정되는 단부를 포함하며; 상기 호스의 구멍의 삽입체 수용부내에 고정되는 삽입체의 단부와 상기 호스의 내측 구멍중 하나는 열가소성 층을 포함하며, 상기 열가소성 층은 호스 및 삽입체에 접합되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제1항에 있어서, 삽입체는 튜브의 내측 구멍에 배치되는 외측 원통면과, 가요성 호스의 내측 구멍에 배치되는 외측 원통면을 형성하는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제2항에 있어서, 상기 튜브는 호스 수용부를 포함하며, 상기 호스의 삽입체 수용부는 튜브의 호스 수용부에 배치되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제3항에 있어서, 상기 튜브는 호스 수용부를 형성하는 확장된 단부를 포함하 며, 상기 튜브의 호스 수용부는 방사내향으로 변형되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제3항에 있어서, 상기 호스 수용부는 튜브에 연결되는 분리된 슬리브이고, 상기 튜브의 호스 수용부는 방사내향으로 변형되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제3항에 있어서, 상기 튜브의 삽입체 수용부는 튜브의 방사방향으로 확대되는 부분에 의해 형성되고, 상기 삽입체의 일부는 튜브의 방사방향으로 확대되는 부분에 배치되며, 상기 삽입체 수용부에 배치된 삽입체의 일부와 상기 튜브의 삽입체 수용부 사이에는 밀봉 부재가 배치되고, 상기 튜브의 삽입체 수용부는 삽입체를 향해 방사내향으로 변형되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제6항에 있어서, 상기 삽입체는 튜브의 삽입체 수용부에 배치되는, 확대된 원통형 컬러를 포함하며; 상기 밀봉 부재는 튜브의 삽입체 수용부와 원통형 컬러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제7항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 O링인 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 층은 폴리아미드 6, 폴리아미드 6-6, 또는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 6-6을 함유한 폴리머 블렌드를 포함하는 집단으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제9항에 있어서, 상기 열가소성 층은 폴리아미드 6-6 블렌드를 포함하며, 상기 삽입체는 유리충진된 폴리아미드 6을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제6항에 있어서, 상기 폴리머층은 삽입체의 외측면에 형성되고, 상기 튜브의 삽입체 수용부에 배치되는 삽입체의 일부와 튜브의 삽입체 수용부 사이에 배치되는 밀봉부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제11항에 있어서, 상기 삽입체는 금속으로 제조되고, 이에 오버몰딩된 폴리머 물질의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제11항에 있어서, 상기 폴리머층은 내측 구멍이 구비된 슬리브를 포함하며, 상기 삽입체의 외측 원통면은 폴리머 슬리브의 내측 구멍에 배치되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제11항에 있어서, 상기 튜브의 삽입체 수용부에 배치된 삽입체의 일부와 상기 튜브의 삽입체 수용부는 방사내향으로 변형되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제14항에 있어서, 상기 폴리머층은 폴리아미드 6 인 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제11항에 있어서, 상기 가요성 호스는 호스의 내측 구멍을 형성하는 열가소성 폴리머 물질의 내층을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
제16항에 있어서, 상기 호스의 내측 폴리머층은 폴리아미드 6, 폴리아미드 6-6, 또는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 6-6 을 함유한 폴리머 블렌드를 포함하는 집단으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 튜브-호스 커플링.
단단한 튜브와 가요성 호스 사이에 커플링을 형성하는 방법에 있어서,

삽입체 수용부를 형성하는 내측 구멍이 구비된 단단한 튜브를 제공하는 단계와,

삽입체 수용부를 형성하는 내측 구멍이 구비된 가요성 호스를 제공하는 단계와,

내측 구멍과, 상기 튜브의 삽입체 수용부에 수용되는 외측 원통면을 형성하는 단부와, 상기 호스의 삽입체 수용부에 수용되는 외측 원통면을 형성하는 단부를 포함하는 삽입체를 제공하는 단계와,

상기 삽입체의 단부를 호스의 삽입체 수용부에 삽입하는 단계와,

열가소성 층의 적어도 일부를 호스의 내측 구멍과 삽입체의 외측 원통면중 적어도 하나에 접합하는 단계와,

튜브를 삽입체에 수용하는 튜브의 삽입체 수용부에 상기 삽입체의 일부를 삽입하는 단계를 포함하며,

상기 삽입체의 외측 원통면과 상기 호스의 내측 구멍중 하나는 열가소성 폴리머 물질의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 형성 방법.
제18항에 있어서, 열가소성 층을 삽입체의 외측 원통면에 오버몰딩하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 형성 방법.
제18항에 있어서, 열가소성 폴리머 층의 내층을 갖는 다층 호스를 제공하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 형성 방법.