KR100670465B1 - 시일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하우징과 밀봉 커버 사이에 가황 처리된 보강 패딩을 구비한 시일, 특히 오일 팬, 밸브 보닛 등을 위한 시일에 관한 것으로, 상기 보강 부재(2)는 플라스틱으로 형성된다.

Description

시일{SEAL}
도 1은 홈, 삽입된 시일 및 상기 시일 위에 놓인 하우징부를 포함하는 커버부의 횡단면도이다.
도 2는 시일 상부에 보강 패딩을 구비한 시일의 단면도이다.
*도면의 주요 부호 설명*
1: 시일 2: 보강 패딩
3: 밀봉 커버 4: 홈
5: 하우징 6: 홈 바닥
7: 시일 상부 8: 시일 하부
9: 지지면 10, 11: 시일링 비드
12: 노브(knob) 13: 밀봉 평면
14: 조립면 15: 밀봉면
17: 시일 하부(8)의 단부면 18, 19: 홈 측벽
20: 보강 패딩(2)과 시일 상부(7)의 지지면(9) 사이의 간격
21: 보강 패딩(2)과 조립면(14) 사이의 간격
본 발명은 하우징과 밀폐 커버 사이에 가황 처리된 보강 패딩을 구비한 시일, 특히 오일 팬, 밸브 보닛(bonnet) 등에 사용되는 시일 링(seal ring)에 관한 것이다.
수많은 적용 분야에서, 특히 내연기관 공학에서는 간단하고 안전하게 조립될 수 있고 온도 변동에 의한 하중을 견딜 수 있는 시일이 필요하다. 이러한 기능을 충족시키기 위해 금속, 와이어 또는 스프링 강으로 이루어진 보강재가 삽입된, 탄성 변형이 가능한 재료로 형성된 시일이 사용되었다.
DE 37 19 189 A1에는 스프링 강으로 된 삽입 보강 링을 가진 플랫 시일용 시일 링이 도시되어 있다. 보강 링은 시일 링 쪽으로의 외측 둘레가 가황 처리되어 실질적으로 상기 시일 링의 강성(율)에만 기여한다. 시일 링의 탄성 변형력에 미치는 영향은 보강 링에 의해 방지된다. 밀봉은 탄성 중합체 시일 부품에 의해서만 달성된다.
DE 37 37 833 C1에 따른 실시예도 전술한 종래 기술에 필적할 만하다. 상기 문서에는 역시 금속 와이어 형태의 보강 부재를 구비한 시일 링이 기술되어 있다. 본 문서에서도 금속 와이어가 밀봉될 공간을 기준으로 가장 바깥쪽 시일 리브(rib)의 외부에 배치되어, 시일 링에 설치된 시일 리브에 의해서 시일링이 달성된다.
공지되어 있는 플랫 시일들의 공통적인 단점은, 상대적으로 비용이 많이 든다는 것이다. 금속 와이어가 적절하게 성형되어야 하고, 상기 금속 와이어의 단부들은 용접 또는 그와 유사한 방법으로 서로 연결되어야 한다. 이러한 방식의 시일은 결과적으로 소량으로만 제조되어 특수한 경우에 사용된다.
본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 제조될 수 있고 조립시 다루기가 쉬운 시일을 제공하는 것이다. 상기 시일은 온도 하중에 견딜 수 있어야 하며, 확실한 밀봉 효과를 제공해야 한다.
상기 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항 2 내지 18에는 본 발명의 기본 개념의 바람직한 개선예들이 기술되어 있다.
본 발명에 따른 시일을 사용하면 특히 적절한 제조 기계에 의한 조립도 가능하다. 보강 패딩이 없는 시일은 상대적으로 약해서, 수작업으로 밀봉면에 배치시켜야 한다. 종래 기술에 따른 금속 보강 패딩을 가진 시일 링의 경우 강성이 형성되기 때문에, 그러한 시일 링은 기계에 의해서도 밀봉 위치에 고정될 수 있을 것이다. 그러나 그러한 시일 링은 제조 과정이 복잡하고 그에 따라 제조 비용이 높다는 점에서 양산(series production)에 적절치 못하다. 본 발명에 의하면 강성율, 온도 저항성 및 달성 가능한 밀도에 대한 요건을 충족시킬 수 있는 시일에 플라스틱으로 된 보강 패딩이 구비된다. 플라스틱은 적어도 140℃의 지속 사용 온도 및 240℃의 단기 사용 온도까지 내열성을 가져야 한다. 그러한 내열성은 대부분의 적용 분야에서 충분히 유효하다.
이에 적합한 플라스틱은 예컨대 유리섬유로 강화된 열가소성 코폴리아미드이다. 유리섬유 함량은 비교적 높게 선택되며, 바람직하게는 플라스틱의 전체 함량을 기준으로 50 중량%에 달한다.
플라스틱 보강 패딩은 사출성형 기법에 의해 일체형으로 제조될 수 있다는 특별한 장점도 갖고 있다. 따라서 와이어 보강 패딩의 경우에서처럼 개방 단부들을 서로 연결할 필요가 없고, 천공된 강철 보강 패딩에서 발생하는 특수 폐기물도 발생하지 않는다.
시일의 원활한 배치를 위해, 하우징 내에 또는 상기 하우징 위에 놓인 밀봉 커버 내에 시일이 삽입될 홈이 제공되는 것이 바람직하다. 홈의 공동 부피가 상기 홈 내로 밀어넣어지는 시일의 부피보다 더 크도록, 시일과 홈의 부피가 서로 조정된다. 이는 시일이 밀어넣어질때 밀봉 커버의 단부면과 하우징의 단부면이 서로 접할 수 있도록 하는데 기여한다.
홈 내로 시일을 조립하는 작업을 더욱 간편화하기 위해, 시일 측면에 바람직하게는 시일 평면에 대해 평행하게 놓인 고정 노브 또는 고정 리브가 제공된다. 상기 고정 노브에 의해 시일이 홈 내에 형태 고정 방식(form-fit)으로 고정되어, 조립시 밀폐 커버나 하우징이 움직일때 홈 밖으로 빠져나오지 않게 된다.
시일은 두 부분으로, 즉 하부 및 상기 하부와 일체형으로 통합 연결된 상부로 형성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상부가 통상 하부보다 더 크게 형성된다. 시일이 홈 내에 삽입되면 상부는 완전히 홈 안에 넣어지는 반면, 하부는 홈 위로 돌출된다. 시일이 가압되어야 비로소 상부와 하부가 거의 완전히 홈 안으로 밀어넣어진다.
시일이 홈 안에 탄력있게 삽입되도록 하기 위해 시일 상부가 홈 방향 내지는 홈 바닥 방향으로 약간 쐐기 형태로 형성된다. 이 때, 상부의 맨 윗부분은 평평한 지지면으로 마감된다. 상기 지지면은 시일의 지지를 위해 바람직하게 2개의 측면 시일링 비드(sealing bead)를 가지며, 상기 시일링 비드는 시일이 눌릴때 홈 바닥에서의 밀봉력을 강화한다.
시일의 하부는 바람직하게 쐐기형 쇼울더로 형성된다. 이 경우, 쇼울더의 기본면은 시일의 외부 치수와 내부 치수 사이에 놓이는 조립면보다 더 작다. 상기 조립면은 하부와 상부의 분리 평면 내에 놓이며, 시일이 삽입되었으나 아직 눌려지지는 않은 경우에는 폐쇄 커버와 하우징 사이의 밀봉면 내에 놓인다.
하우징의 밀봉면에 접하게 되는 하부의 면은 아치형으로 형성된다. 이는 밀봉 효과에 도움이 된다.
시일의 밀봉 효과는 보강 패딩의 구조에 따라 상당한 영향을 받는다. 그러므로 보강 패딩은, 시일이 홈 안에 넣어졌을때 적어도 절반은 홈 내에 놓이도록 상기 시일 내에 배치된다. 보강 패딩의 절반은 시일의 하부에, 나머지 절반은 시일의 상부에 배치되는 경우, 즉 시일이 삽입된 후 아직 눌려지기 전에 상기 보강 패딩이 시일 평면 내에 놓이는 경우에 이미 양호한 밀봉이 구현된다. 물론 보강 패딩이 시일의 상부에 배치되면 더 나은 결과를 얻을 수 있다. 바람직하게는 보강 패딩과 시일 상부의 지지면 사이의 간격이 보강 패딩과 조립면 사이의 간격보다 더 작도록 보강 패딩이 삽입되는 것이 바람직하다.
하기에서는 도면에 도시된 실시예들을 참고로 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1에 횡단면으로 도시된 시일(1; 도 2참조)은 플라스틱으로 된 가황 처리된 보강 패딩(2)을 가지고 있다. 플라스틱은 유리 섬유로 강화된 열가소성 코폴리아미드이다. 밀봉 커버(3) 내에 홈(4)이 설치되어 있다. 상기 홈(4)에 의해 형성된 공동 부피가 눌려진 시일에 의해 취해진 부피보다 크다. 다르게 말하면, 시일(1)은 하우징(5)에 의해 홈(4) 내로 완전하게 밀어넣어질 수 있다. 이를 위해 시일(1)은, 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 시일의 기본 치수가 홈(4)보다 훨씬 더 작다. 홈 바닥(6) 및 홈(4)의 측벽(18, 19)에 대해 시일(1)의 외측면과 상기 홈 벽(6, 18, 19)들 사이에 공동이 존재한다. 조립시 시일(1)이 홈(4) 내에 안전하게 배치된 상태로 고정되도록 하기 위해 상기 시일(1)의 측면에 고정 노브(knob; 12)가 제공되며, 상기 고정 노브에 의해 시일(1)과 측면 홈 벽(18, 19) 사이의 마찰 결합이 달성된다. 시일(1)은 두 부분으로, 즉 상부(7)와 상기 상부와 통합 연결된 하부(8)로 형성된다. 상부(7)와 하부(8)는 사출성형 기법으로 제조되며 보강 패딩(2)을 둘러싸는 일체형 부품이다. 시일(1)이 아직 눌려지지 않은 경우에는 하부(8)가 홈(4) 밖으로 돌출되어 있는 반면, 상부(7)는 이미 완전히 홈 안에 들어가 있다. 시일(1)이 홈(4) 안으로 더욱 간편하게 삽입되도록 하기 위해, 그리고 시일(1)을 홈(4) 안으로 밀어넣는데 필요한 공동을 형성하기 위해, 상부(7)의 일부가 쐐기 형태로 설계된다. 또한 상부(7)는 홈 안으로 눌려지면서 홈 바닥(6)에 접하는 지지면(9)을 갖는다. 상기 지지면(9)의 측면은 시일링 비드(10, 11)로 마감된다. 시일링 비드(10, 11)는 시일(1)이 눌려질 때 밀봉력을 강화한다. 시일(1)의 하부(8)는 쐐기형 쇼울더로 형성된다. 시일(1)이 홈(4) 내에서 도시된 위치에 있을때, 밀봉 평면(13) 내에 놓이는 쇼울더의 기본면은 시일(1)의 외측 치수(AM)와 내측 치수(IM) 사이에 놓인 조립면(14)보다 작고, 상기 조립면(14)은 쇼울더의 기본면 위로 돌출되는 부분에 의해 조립면으로 사용될 수 있다. 하부(8)의 면(17)은 완만한 아치형으로 형성되어 하우징(5)의 밀봉면(15)에 밀착된다. 도 1의 예에서는 보강 패딩(2)이 대략 시일(1)의 가운데에 배치되고, 그로 인해 시일(1)이 삽입되어 아직 눌리지 않은 상태에서는 상기 보강 패딩(2)이 시일 평면(13) 내에 놓이게 된다. 이러한 시일은 실험에서 양호한 결과를 나타낸다.
물론 도 2에 도시된 것처럼, 보강 패딩(2)이 완전히 시일(1)의 상부(7) 내에 놓이는 경우에 더 나은 결과가 얻어진다. 도 2에 도시된 바와 같이 보강 패딩(2)이 상부(7)의 지지면(9)에 거의 근접하게 배치되면 매우 좋은 결과를 얻을 수 있다. 결과적으로 보강 패딩(2)으로부터 상부(7)의 지지면(9)까지의 거리가 보강 패딩(2)으로부터 시일의 하부(8)와 상부(7) 사이의 조립면(14)까지의 거리보다 짧은 것이 유리하다. 시일(1) 상부(7)의 내부면과 외부면 위에는 상기 시일(1)을 홈(4) 내에 마찰 결합 방식으로 고정시키는 고정 노브(12)들이 제공된다.
고정 노브(12)는 시일(1)의 형태에 상응하게 시일(1)의 둘레에 분할 배치된다. 도 2에 따른 실시예는 매우 양호한 고정 및 밀봉 효과를 보여준다. 시일(1) 내에서 위쪽으로 변위된 보강 패딩(2)을 제외하고는, 도 2의 시일(1)이 도 1의 시일(1)과 일치하기 때문에, 세부적인 사항은 도 1의 도면부호를 참고하도록 한다.
본 발명을 통해 저렴한 비용으로 제조될 수 있고 조립시 다루기가 쉬우며, 온도 하중에 견딜 수 있고, 확실한 밀봉 효과를 가진 시일이 제공될 수 있다.

Claims (18)

  1. 하우징과 밀봉 커버 사이에 가황 처리된 보강 패딩을 구비한 시일로서,
    상기 시일(1)은 상부(7) 및 상기 상부에 통합적으로 연결되는 하부(8)의 두 부분으로 구성되며, 상기 시일의 적어도 부분적으로 쐐기 형태로 형성되는 상부(7)는 상기 밀봉 커버(3) 또는 상기 하우징(5) 내부에 형성되는 홈(4) 내부로 삽입되며, 상기 보강 패딩(2)이 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱은 적어도 140℃의 지속 사용 온도 및 240℃의 단기 사용 온도까지 내열성을 갖는 것을 특징으로 하는, 시일.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플라스틱은 유리섬유로 강화된 열가소성 코폴리아미드인 것을 특징으로 하는, 시일.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유리섬유의 함량이 50 중량%인 것을 특징으로 하는, 시일.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보강 패딩(2)이 사출성형 기법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 시일
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈(4)의 공동 부피가 상기 홈(4) 내에 삽입된 시일(1)의 부피보다 큰 것을 특징으로 하는, 시일.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시일(1)의 측면에 고정 노브(12)들 또는 고정 리브들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부(7)는 평평한 지지면(9)을 갖는 것을 특징으로 하는, 시일.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 지지면(9)의 측면이 2개의 시일링 비드(10, 11)로 마감되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일(1)의 하부(8)는 쐐기형 쇼울더로 형성되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 쇼울더의 기본면이 상기 시일(1)의 외측 치수(AM)와 내측 치수(IM) 사이에 놓이는, 시일(1)의 조립면(14)보다 작은 것을 특징으로 하는, 시일.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징(5)의 밀봉면(15)에 접촉되는 하부(8)의 면(17)이 아치형인 것을 특징으로 하는, 시일.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 부재(2)는 상기 홈(4) 안으로 시일(1)이 삽입되었을때 적어도 절반이 상기 홈(4) 내부에 놓이도록 상기 시일(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 부재(2)는 상기 시일(1)의 상부(7)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 시일.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 보강 부재(2)로부터 상기 상부(7)의 지지면(9)까지의 간격은 상기 보강 부재(2)로부터 상기 조립면(14)까지의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는, 시일.
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