KR100234790B1 - 유지형 시일링 장치 - Google Patents

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KR100234790B1
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Abstract

시일 어샘블리(21)는 유체실(C) 및 나사깍이된 구멍(O)을 형성하는 하우징(H)에 이용된다. 센서 어샘블리(11)와 같은 장치의 나사깍이된 부분(13)이 구멍과 나사 이빨로 맞물림하고 있다. 하우징은 나사깍이된 구멍(6)과 바깥면(S) 사이에 축방향으로 배설된 카운터보어(CB)를 형성한다. 시일 어샘블리(21)는 탄성 시일링제의 내측부(33)가 외측부(35)를 지닌 원통형부(27)를 포함하는 금속 지지부재(23)를 포함한다. 시일 어샘블리는 카운터보어에 프레스되고 이들 사이의 억지 끼워맞춤에 의해 영구 보유된다. 부재가 구멍으로 나사 이빨 맞물림함에 따라 헤드(15)의 언더사이드(16)는 시일링립(39)을 방사상 안쪽으로 변형하여 나사깍이된 부분(13)과 맞물린다. 따라서, 나사깍이된 부재는 시일링 기능을 손상하지 않고, 나사깍이된 부재에 보유된 선행기술이 0-링 시일을 대체할 필요없이 서로 제거하여 대치된다.

Description

유지형 시일링 장치
제1도는 본 발명을 이용할 수 있으나 종래 기술에 의해 제작한 형태의 장치를 예시하는 축방향단면의 부분도.
제2도는 그 장치의 하우징에 어셈블리하기전에 본 발명의 시일 어셈블리의 확대 횡단면도.
제3도는 본 발명의 시일 어셈블리의 일부분을 더 확대시킨 축방향 횡단면도.
제4도는 제3도와 크기는 같지만 다른 평면에서 얻어진 본 발명의 시일 어셈블리의 축방향 횡단면도.
제5도는 나사부착 부재의 삽입을 예시하고 본 발명의 다른 특징을 에시한 제 1 도와 비슷한 부분단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
C : 유체 체임버 0 : 나사부착 개구
21 : 시일 어셈블리 23 : 금속 지지부재
25 : 탄성 시일링 재료 39 : 시일링 립
13 : 나사부착부 31 : 융기된 립(ribs)
본 발명은 시일링 기술, 특히 유체를 수용한 하우징에 형성된 나사 부착 개구에 그 하우징내에 유지되야하는 부재를 나사부착 맞물림하는 형태의 장치에 관한 것이다.
본 발명의 시일링 구조는 여러 장치에 이용할 수 있을지라도, 특히 차량 변속기 등의 기계적인 장치에 이용하는 것이 알맞으며, 그것과 관련해서 설명할 것이다. 차량 변속기에서, 속도계 센서 등의 나사부착 부재를 변속기의 하우징에 나사 부착 맞물림으로 설치하는 경우가 많다, 그 장치가 물이나 윤활유와 같은 유체를 포함하면, 장치의 하우징내에서 그 외부로 유체의 누출을 방지하기 위해 시일링 구조를 나사부착 부재 주위에 구비하는 것이 필요하다. 본 발명은 하우징내의 유체가 거의 대기압인 장치뿐만 아니라 유체가 일반적으로 정압(positive pressure)인 장치에 적용할 수 있다.
이러한 용도에서, 다수의 공지된 가스켓 구조로써 충분한 경우도 있지만, 각종의 다른 용도에서 가스켓의 사용은 실제로 사용할 수 없 는경우도 많다. 당 업자에게 공지했듯이, 일반적인 가스켓 구조에서 2개의 부재간에 상당히 큰 클램핑 또는 시일링 면적이 필요하다. 따라서, 본 발명은 시일링된 부재(예를 들면, 나사부착 속도계 센서)가 그 자체와 인접한 부재(예를들면, 변속기 하우징)간의 충분한 클램핑 면적을 구비하지 않는 경우에 특히 적합하여 종래의 가스켓 어셈블리를 사용 가능하게 한다.
이러한 용도에서, 나사부착부와 나사부착 부재의 헤드의 접합부에서 0-링을 설치해서, 0-링이 그 특정한 나사부착 부재에 있게 하는 것이 일반적이었다.어떤 용도에서 0-링을 이용하지만, 여러 다른 용도에서 나사부착 부재가 대체되고, 나사부착 부재에 남은 0-링의 사용은 허용이 안되는데, 왜냐하면 0-링이 대체된 나사부착 부재에 이송되지 않거나 새로운 0-링이 새로운 나사부착 부재를 구비하지 않으면, 그 결과로 시일링이 만족스럽게 되지 못한다.
따라서 본 발명의 목적은 주지된 종래 기술의 결점을 극복하는 상기 설명된 형태의 장치에서 사용하는 개선된 시일링 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 장치의 하우징에 있고 대체되는 나사부착 부재에 제거 되지않고 그 내부에 유지되는 시일링 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적을 유체를 수용하기 위해 사용된 유체 체임버를 형성하는 하우징을 포함하는 형태의 장치용으로 개선된 시일 어셈블리를 제공함으로써 성취된다. 하우징은 유체 체임버와 하우징의 외부간에 유체 연통을 제공하기 위해 사용된 나사부착 개구를 형성한다. 부재는 하우징과 작동할 수 있게 관련되어있고 나사부착 개구에 나사부착 맞물림으로되는 나사부착부를 포함하고, 그 나사부착부는 공칭 직경(D1)을 형성한다. 그 부재는 공칭 직경(D1)을 넘는 육각형 헤드를 또한 포함하고, 그 육각형 헤드는 하우징 수단의 외부표면에 인접 배치된 하측부를 가지며 그 나사부착 개구를 포위한다. 시일링 수단이 나사부착 개구와 나사부착 부간에 배치되고, 유체 체임버와 하우징의 외부간에 유체 연통을 방지하기 위해 사용된다.
그 개선된 시일링 어셈블리는 하우징의 외부표면에 인접 배치된 카운트보어를 형성하는 나사부착 개구를 특징으로 한다. 시일링 수단은 카운트보어내에 배치된 일반적으로 원통부분을 포함하는 환상의 강성(rigid) 금속 지지부재를 포함한다. 탄성중합체 시일링 재료가 일반적으로 원통부분 주위에 배치된 내부와 외부 모두를 포함하는 강성 금속 지지부재의 대부분에 배치되고, 그 내부 주위에 배치된 시일링 재료는 공칭 직경(D1)보다 콘 직경(D2)을 형성한다. 탄성중합체 시일링재료는 육각형 헤드의 하측부 및 부재의 나사부착부에 시일링 맞물려지는 시일링 부분을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따라서, 카운트보어는 공칭 직경(D1)보다 크나 원통부분에 대해 배치된 탄성중합체 시일링 재료 외부에 의해 형성된 직경(D4)보다 작은 직경(D3)을 갖는 카운터보어(counterbore)를 구비하고, 그 카운터보어는 나사부착 개구 및 하우징의 외부표면간에 축방향으로 배치된다.
도면은 본 발명을 제한하려 하는 것이 아니며, 제 1 도는 본 발명을 사용할 수 있는 장치의 도시도이다. 제 1도에서 장치는 차량변속기(T)가 유체 체임버(C)에 형성된 하우징(H)을 포함한다는 것을 예시하기위해 도 1에서 부분절단되어 도시된 차량 변속기(T)의 일부를 구비한다. 하우징(H)은 유체를 유체 체임버(C)로부터 변속기(T)의 외부로 연통될 수(그렇지 않을 수 있음) 있게 하는 나사부착 개구(0)를 형성한다.
제 1도의 실시예에서, 나사부착 개구(0)가 도 1에서 부분적으로만 예시되는 속도계 센서 어셈블리(11)의 하우징(H)내에 삽입되어 포함한다. 속도계 센서 어셈블리(11)는, 나사부착 개구(0)와 나사부착 맞물림으로된 나사부착부(13)와,육각형 헤드(15)를 포함하며, 그 육각형 헤드에 의해 속도계센서 어셈블리(11)가 회전하여 나사부착 개구(0)내에서 나사부착 맞물림을 풀거나 조인다. 일반적으로, 육각형 헤드(15)의 하측부(16)가 하우징(H)의 외부표면(S)에 맞물릴 때까지 속도계 센서어셈블리(11)가 더 조여진 나사부착 맞물림으로 되게된다.
속도계 센서 어셈블리(11)의 나사부착부(13)는 감소된 직경부(17)를 포함하고, 당업자에게 공지되듯이, 일반적인 종래 기술의 시일링 구조는 감소된 직경부(17)주위에 배치된 0-링(19)을 구비한다. 속도계 센서 어셈블리(11)가 하우징(H)의 모서리를 깍은 부분에 조여진 맞물림으로 나사부착됨에 따라 0-링(19)(휴지 상태에서 원형횡단면을 갖기 때문에 "0-링"으로 불리우는 )은 제 1 도에 도시된 구성으로 변형된다. 앞에서 설명되었듯이, 속도계 센서 어셈블리(11)의 제거는 감소된 직경부(17) 주위에 남아있는 0-링(19)을 당연히 제거해야 한다.
제 2 도를 참조하면, 본 발명의 개선된 시일링 구조는 그 내부에서 어셈블리 하기전에 하우징(H) "위에" 배치되어 예시된다. 제 2 도의 기본 목적은 본 발명의 하우징(H)과 시일 어셈블리간에 소정의 중요한 공간 또는 크기 관계를 예시한다.
하우징(H)의 나사부착 개구(0)는 속도계 센서 어셈블리(11)의 나사부착부(13)의 직경에 대응는 직경(D1)을 형성한다. 설명을 용이하게 하고 제한되지 않기 위해, 직경(D1)은 나사부착 개구(0)의 큰 직경으로 간주될 수 있다. 나사부착 개구(0)와 외부표면(S)간에 축방향으로 배치된 하우징(H)은 직경(D3)을 형성하는 카운터보어(CB)를 형성한다. 카운터보어(CB)를 설치한 것이 본 발명을 사용하기 위해 하우징(H)에 필요한 유일한 변경이다. 카운터보어(CB)는 단지 간단한 원통형 카운터보어이고, 양호하게는 비교적 매끄러운 마무리 표면을 구비하지만, 이하에 설명했듯이, 립(rib) 또는 돌출부, 또는 다른 "유지 수단(retaining means)"을 필요로 하지않는다. 일반적으로, 본 발명에 사용하는 카운터보어(CB)의 직경공차는 매우 좁은 범위(예를 들면, ±.0020 인치)내로 유지되어야할 필요가 있다.
제 2 도와 관련하여 제 3 도 및 제 4 도를 참조하면, 개량된 시일 어셈블리(21)가 상세히 설명될 것이다. 시일 어셈블리(21)는 프레스 가공된 금속 지지부재(23)에 탄성 시일링 재료(25)를 성형한 연속적인 환상 에셈블리를 구비한다.
금속 지지부재(23)는 원통부분(27)과 평탄한 환상부분(29)을 포함한다. 그 환상부분(29)이 (제 4 도에 도시된 단면에서 처럼) "평탄"하다고 언급했을지라도. 여럿의 원주위치에서(제 3 도에 도시했듯이) 환상부분(29)이 융기된 립(31)을 포함하고, 그 기능에 대해서는 후술한다.
제 2 도∼제 4 도에 도시되어 있듯이, 탄성 시일링 재료(25)는 탄성 시일링 재료(25)에 대한 전체적인 구조상의 통일성을 높히기위해 금속 지지부재(23)의 주위에 결정된 장소에 성형된 단일 부재를 양호하게는구비한다.
본원에 도시된 양호한 실시예에서, 탄성 시일링 재료(25)는 다음의 4개의주요 부분 즉 :
1. 원통부분(27)의 내경내에 배치된 부분(33) ;
2. 원통부분(27)의 외경의 주위에 배치된 부분(35) ;
3. 평탄한 환상부분(29)의 상부에 배치된 환상부분(37) ;
4. 언더컷(undercut)(40)을 형성하고 있는 시일링 립(lip)(39)을 포함한다.
본 실시예에서, 이하의 설명으로부터 명백하게되는 이유로부터, 제 2 도∼제 4 도에 도시되어 있듯이 시일 어셈블리(21)가 자유상태에 있을 때 시일링 립(39)은 거의 상향 및 반경방향 내향으로 뻗어있다. 또한 본 실시예에서, 체임버(C)내의 유체가 약 300℉의 온도에 도달할 수 있기 때문에 탄성 시일링 재료(25)는 플루오르 엘라스토머(fluoroelastomer), 특히, 비톤(VITON)(등록상표)의 상표로 판매되어 있는 것이어도 좋다. 상기와 같이 특별한 재료요건이 없으면, 탄성 시일링 재료(25)는 특별한 장치 및 시일링 용도(즉, 기름 대 물 ; 고온 대 저온)에 알맞은 어떤 종류의 적당한 시일링 재료를 구비할 수 있다.
제 2 도를 다시 참조하면, 시일 어셈블리(21)가 어셈블리전의 제 2 도에 도시되어 있는 "자유상태"에 있을 때, 시일의 내경을 구비하는 탄성 시일링 재료(25)의 내부(33)는 직경(D2)을 갖는다. 시일 어셈블리(21)가 하우징(H)에 삽입되어진 후, 나사부착부(13)가 내부(33)에 맞물리지 않고 개구(0)로 나사 부착될 수 있도록, 직경(D1)이 직경(D2)보다 커야한다.
외경 주위에 배치된 탄성 시일링재료(25)의 외부(35)는 직경(D4)을 갖는다. 직경(D4)은 카운터보어(CB)의 직경(D3)보다 크므로, 시일 어셈블리(21)를 카운터보어내에 설치하는 것은 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)을 필요로 한다. 본 실시예에서, 외부(35)와 카운터보어(CB)사이의 직경차의 범위는 약 .007인치 내지 .018인치이다. 본원에서 설명된 죔쇠 끼워맞춤 관계는 예시만을위한 것이고 설정된 용도에 알맞는 특정의 죔쇠 끼워맞춤 크기를 연관된 절대 직경, 탄성 시일링 재료(25)의 듀로미터(durometer), 및 시일 어셈블리(21) 및 카운터보어(CB)의 정확한 형상과 같은 요인에 의해 결정하는 것은 당업자에게 이해된다. 본 실시예에서, 선택되고 나중에 알아낸 죔쇠 끼워맞춤량은 시일 어셈블리(21)를 손으로써 즉 어떤 기계화된 누름(press-in)동작없이 약 20 1bs의 "엄지손가락 누름" 에 의해 카운터보어 (CB)내에 삽입할 수 있었다.
제 5 도에 도시되어 있듯이, 시일 어셈블리(21)가 카운터보어(CB)로 눌러지거나 삽입되어진후, 나머지의 유일한 단계가 나사부착부(13)를 나사부착개구(0)에 나사부착시킴으로써 속도계 센서 어셈블리(11)를 삽입하는 것이다. 그 나사부착된 맞물림이 계속됨에 따라, 육각형 헤드(15)는 시일링 립(39)의 "상부"에 맞물리기 시작한다(도 5 에 예시된 위치). 나사부착부(13)를 개구(0)에 더 조이면, 다음과 같은 것들이 발생한다. 첫째로, 시일링 립(39)의 방향에 의해, 육각형 헤드(15)이 연속적인 하향 이동은 시일링 립(39)을 반경방향 내향으로 되게 하고 결국 감소된 직경부(17)(본 발명의 특징을 위해, 나사부착부(13)의 일부인) 주위에서 조여져서 시일링 맞물림으로 되게한다. 둘째로, 육각형 헤드(15)가 제 5 도에 도시된 위치로부터 하향이동함에 따라, 그것은 결국 탄성 시일링 재료(25)의 환상 부분(37)에 맞물려서 그것을 압축하기 시작해서, 그 환상부분(37)이 비교적 얇아진다. 이때 금속 지지부재(23)의 융기된 립(31)이 육각형 헤트(15)의 하향이동을 더이상 하지 못하게 한다. 다시 말해, 융기된 립(31)은 확실한 정지의 기능을 하여, 시일링 립(39)이 소망의 시일링 레벨을 부여할 수 있는 정도까지 압축되는 위치로 육각형 헤드(15)의 하향이동을 제한한다. 체임버(C)내의 유체가 거의 대기압이면, 시일링 립(39)의 압축이 감소해야 한다. 다른 한편으로, 체임버(C)내의 유체가 10psi를 예로 하는 정압(positive pressure)이면, 시일링 립(39)에는 어느 정도로 큰 압축이 유체 누출을 방지하기 위해 필요로 된다.
육각형 헤드(15)가 제 5 도에서 하향해서 시일링 립(39)을 압축하면, 내부 및 외부(33 및 35)가 카운터보어(CB)내에서 하향으로 가압되나, 내부(33)는 나사부착부(13)의 인접한 외부표면 주위에서 시일링 맞물림으로 가압되지 않는다. 대신해서, 이들간에 간격 또는 틈새가 있어서, 속도계 센서 어셈블리(11)가 시일 어셈블리(21)를 제거하지 않고 연속 제거될 수 있다.
위에서 인식하듯이, 본 발명의 하나의 중요한 특징은 시일링 립(39)의 힌지(hinge)형 이동이다. 본 발명을 개발할 때에, 언더컷(40)의 반경방향 깊이는 양호하게 시일립 립(39)의 반경의 약 절반이다. 따라서, 본 실시예에서, 언더컷(40)은 약 .010 인치의 반경깊이를 갖는 반면에 시일링 립은 약 .210 인치의 반경을 갖는다.
본 발명이 앞선 명세서에서 더 상세하게 설명되었고, 본 발명의 각종 변형 및 변경이 본 명세서의 판독 및 이해로부터 당업자에세는 명백하게 된다. 모든 그런 변형 및 변경이 첨부된 청구범위의 범위내에서 벗어나지 않는 한 본 발명내에서 포함된다.

Claims (9)

  1. 유체를 수용하는 유체 체임버(C)를 형성하고, 또한 상기 유체 체임버(C) 및 하우징 수단의 외부간에 유체 연통시키기 위해 사용된 나사부착 개구(0)를 형성하는 하우징(H)와 ; 상기 나사부착 개구(0)에 나사부착 맞물림하는 공칭직경(D1)의 나사부착부(13)를 갖고서 상기 하우징(H)에 동작가능하게 연결되고, 또한 상기 공칭 직경(D1)보다 큰 육각형 헤드(15)를 갖고서 상기 하우징의 외부표면(S)에 인접 배치되고 상기 나사부착 개구(0)를 포위하는 하측부(16)를 구비하는 속도계 센서 어셈블리(11)와 ; 상기 나사부착 개구 및 상기 나사부착부간에 배치되고, 상기 유체 체임버(C) 및 상기 하우징의 외부간의 유체 연통을 방지하기위해 사용된 시일링 수단을 포함하는 유지형 시일링 장치(T)에 있어서, (a) 상기 나사부착 개구(0)는 상기 하우징(H)의 상기 외부표면(S)에 인접배치된 카운터보어(CB)를 형성하고 ; (b) 시일 어셈블리(21)는 상기 카운터보어(CB)내에 배치된 원통부분(27)을 갖는 환상의 강성 금속 지지부재(23)을 구비하고 ; (c) 상기 원통부분(27) 주위에 배치된 내부(33)와 외부(35) 모두를 포함하는 상기 강성 금속 지지부재(23)상의 주위의 대부분에 탄성 시일링 재료(25)가 배치되고, 상기 시일링 재료의 상기 내부가 상기 공칭직경(D1)보다 큰 직경(D2)를가지며 ; (d) 상기 탄성 시일링 재료(25)는 상기 육각형 헤드(15)의 상기 하측부(16) 및 상기 속도계 센서 어셈블리(11)의 상기 나사부착부(13)에 시일링 맞물림되는 시일링 립(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치(T).
  2. 제1항에 있어서, 상기 카운터보어는 상기 공칭 직경(D1)보다 크지만 상기 원통부분(27) 주위에 배치된 상기 탄성 시일링 재료(25)의 외부(35)에 위해 형성된 직경(D4)보다 작은 직경(D3)을 갖는 카운터보어(CB)를 구비하고, 상기 카운터보어는 상기 나사부착 개구(0) 및 상기 하우징 수단(H)의 상기 외부표면사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환상의 강성금속 지지부재(23)는 상기 카운터보어(CB)에 누름-끼워맞춤(press-fit)되어 프레스 가공된 금속부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 환상의 강성 금속 지지부재(23)는 상기 원통부분(27)와, 상기 하우징(H)의 상기 외부표면(S)에 거의 평행한 방향으로 일체로 형성된 평탄한 환상부분(29)을 포함하는 L자형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 나사부착부(13)가 상기 나사부착 개구(0)로 나사부착될 때, 상기 평탄한 환상부분(29)은 상기 속도계 센서 어셈블리(11)의 축방향 이동을 정지시키는 융기된 립(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기탄성 시일링 재료(25)는 상기 금속 지지부재(23)의 상기 평탄한 환상부분(29) 및 상기 육각형 헤드(15)의 상기 하측부간에 축방향으로 배치된 환상부분(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탄성 시일링 재료(25)의 상기 환상부분(37) 및 상기 시일링 립(39)이 상기 시일링 부분이 거의 전체 원주에 걸쳐 상호 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속지지부재(23)의 상기 원통부분(27)이 상기 카운트보어(CB)내에 유지되어, 상기 속도계 센서 어셈블리(11)를 상기 나사부착 개구(0)와의 나사부착 맞물림으로부터 제거했을 때 상기 시일 어셈블리(21)가 상기 카운트보어(CB)로부터 제거되지 않도록하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 시일링 부분은 상기 육각형 헤드(15)를 상기 나사부착 개구(0)로 나사부착되었을 때 상기 육각형 헤드(15)의 하측부(16)와 맞물려서 반경방향 내향으로 변형하는 환상의 회동가능한 시일링 립(39)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유지형 시일링 장치.
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