KR101023739B1 - 시일 디스크 - Google Patents

Abstract

굴삭기, 스키드 스티어로더 등과 같은 산업용 차량의 관절운동부에 설치되는 시일 디스크가 개시된다. 시일 디스크는 관절운동하는 두 개의 부재들 사이에서 기밀을 유지시키고, 유입되는 이물질이 파고 들어가서 매립될 수 있도록 연성의 폴리우레탄 재질로 이루어진다. 그리고 폴리우레탄 재질의 실 디스크는 쇼어 경도 50∼80로 이루어진다. 이물질이 파고들어가 매립되도록 구성되므로 이물질로 인한 마모가 방지되며, 따라서 수명이 연장된다.

Description

시일 디스크{SEAL DISK}

도 1은 본 발명에 따른 시일 디스크를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 시일 디스크가 제 1부재와 제 2부재 사이에 설치되는 것을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 시일 디스크와 스틸 시일 디스크와 폴리에틸렌 시일 디스크와 엔지니어링플라스틱 시일 디스크를 마모 시험한 후 부피감소량을 비교 측정한 도표,

도 4는 본 발명에 따른 시일 디스크와 폴리에틸렌 시일 디스크와, 엔지니어링플라스틱 시일 디스크에 오일을 함침시킨 후 부피 변화량을 비교 측정한 도표이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊

1: 축 3: 제 1부재

5: 제 2부재 7: 모래입자

10: 시일 디스크 12: 축구멍

본 발명은 시일 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 굴삭기, 스키드 스티어로더 등과 같은 산업용 차량의 관절운동부에 설치되는 시일 디스크에 관한 것이다.

굴삭기, 스키드 스티어로더 등과 같은 산업용 차량은 다수의 관절운동부, 예를 들면 붐과 아암과의 연결부, 아암과 버킷의 연결부 등을 가지고 있다. 이러한 관절운동부는 일반적으로 관절운동이 요구되는 두 개의 부재(이하, "제 1부재와 제 2부재"라 칭함)에 축구멍을 형성한 다음, 서로 정렬된 축구멍에 축을 끼워 결합시킴으로써 관절운동이 이루어지게 한다.

통상적으로, 관절운동부의 제 1 및 제 2부재들 사이의 축 둘레에는 부시와, 스페이서, 환형의 시일 디스크 등이 배치된다. 특히, 환형의 시일 디스크는 제 1 및 제 2부재 사이에 배치되어 상기 제 1부재와 제 2부재 사이의 간극을 조절하면서 기밀을 유지시키며, 따라서 흙, 먼지 등과 같은 이물질 유입을 차단한다.

한편, 시일 디스크는 관절운동하면서 마찰 접촉하는 제 1부재와 제 2부재 사이에 배치되므로 내마모성이 우수해야 하며, 따라서 경도가 높고 내마모 성능이 우수한 스틸재질로 구성된다.

그런데, 스틸 재질의 시일 디스크는 자체의 경도 보다 높은 이물질, 예를 들어 고경도의 모래입자가 유입되었을 때, 유입된 모래입자로 인해 쉽게 마모되는 단점이 있다. 이러한 단점은 시일 디스크와 제 1 및 제 2부재들 사이의 틈새를 점차 벌어지게 하므로 더욱 더 많은 량의 이물질이 유입되게 하며, 따라서 시일 디스크 뿐만이 아니라 제 1 및 제 2부재의 마모도 촉진시키는 결과를 초래한다.

또한, 스틸 재질의 시일 디스크는 마찰특성이 낮기 때문에 마모가 촉진되는 단점이 있다. 물론, 시일 디스크과 부재들간이 윤활유를 주입하여 마찰특성을 높이기도 하지만, 시일 디스크과 부재들간의 마찰열로 인해 윤활유가 조기에 소모되어 시일 디스크의 마모가 촉진된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 이물질로 인한 마모가 방지되어 제 1부재와 제 2부재들 사이의 기밀을 유지시킬 수 있는 시일 디스크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 우수한 마찰특성을 가짐으로써 내마모성이 우수한 시일 디스크를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 시일 디스크는 관절운동하는 제 1부재 및 제 2부재들 사이에서 기밀을 유지시키고, 유입되는 이물질이 파고들어가서 매립될 수 있도록 연성의 폴리우레탄 재질로 이루어지는 것을 포함한다.

이물질이 매립되도록 구성되므로 이물질로 인한 마모가 방지된다. 또한, 오일을 함침할 수 있으므로 우수한 마찰특성을 갖는다.

상기 폴리우레탄 재질의 실 디스크는 쇼어 경도 50∼80로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 시일 디스크에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시일 디스크(10)의 구성은 환형으로 구성되며, 그 중앙에는 축구멍(12)이 형성되어 있다. 축구멍(12)은 축(1)이 끼워져 관통하도록 구성된다. 이러한 시일 디스크(10)는 두 개의 부재, 즉 제 1부재(3)와 제 2부재(5)의 사이에 배치되어 상기 제 1부재(3)와 제 2부재(5) 사이의 간극을 조절하면서 동시에 기밀을 유지시킨다. 여기서, 시일 디스크(10)와 제 1부재(3)의 사이, 시일 디스크(10)와 제 2부재(5)의 사이에는 도시하지 않은 부시, 스페이서 등이 배치되기도 한다.

한편, 본 발명의 시일 디스크(10)는 폴리머계열의 재질, 특히 폴리우레탄 재질로 구성된다. 폴리우레탄은 잘 알려진 바와 같이 연하고 질긴 재질의 고문자 화합물로서, 쇼어 경도(Shore hardness)로 중경도(中硬度)(D 50∼80)이며, 기계적 물성과 내마모성 그리고 내충격성도 우수한 성질을 갖는다.

이러한 폴리우레탄 재질의 시일 디스크(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1부재(3)와 제 2부재(5)의 사이에 배치된 상태에서 고경도의 이물질, 예를 들어 모래입자(7)가 유입되면, 유입된 모래입자(7)를 수용한다. 특히, 모래입자(7)를 내측으로 수용함으로써 모래입자(7)에 의해 마모되지 않을 뿐만 아니라 모래입자(7)에 의해 시일 디스크(10)의 마찰접촉하는 제 1부재(3)와 제 2부재(5)의 마모도 방지한다.

부연하여 설명하면, 시일 디스크(10)와 제 1부재(3)의 사이 및 시일 디스크 (10)와 제 2부재(5)의 사이에 고경도의 모래입자(7)가 유입되면, 연한 재질의 시일 디스크(10)는 제 1부재(3)와 제 2부재(5)와 마찰접촉하는 과정에서 모래입자(7)를 수용하게 된다. 다시 말해, 고경도의 모래입자(7)가 연한 재질의 시일 디스크(10) 에 들어 박혀서 매립된다.

이와 같이 모래입자(7)가 시일 디스크(10)에 들어 박혀서 매립되므로 시일 디스크(10)와 제 1부재(3) 및 시일 디스크(10)와 제 2부재(5)와의 사이에는 모래입자(7)가 없어지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 시일 디스크(10)는 모래입자(7)에 의해 마모되지 않으며, 제 1부재(3)와 제 2부재(5)도 모래입자(7)에 의해 마모되지 않게 된다.

본 발명자는 본 발명의 시일 디스크(10)의 마모성능을 테스트하기 위해, 도 3에서와 같이 스틸 재질의 시일 디스크와, 저경도(쇼어 경도:D 20∼40)인 폴리에틸렌 재질의 시일 디스크와, 고경도(록웰 경도 E 40∼60)인 엔지니어링플라스틱 재질의 시일 디스크를 각각 마모 시험한 후 부피감소량을 비교 측정해 보았다.

(시험조건)

스틸 재질의 시일 디스크와, 폴리에틸렌 재질의 시일 디스크와, 엔지니어링플라스틱 재질의 시일 디스크와, 폴리우레탄 재질의 시일 디스크를 각각 제 1부재 (3)와 제 2부재(5) 사이에 설치한 후, 모래입자(7)를 유입시키고, 제 1부재(3)와 제 2부재(5)를 500회와, 1000회씩 관절운동시켰다.

시험결과, 스틸 재질의 시일 디스크는 500회와 1000회 회전 후, 각각 0.02와, 0.04 정도의 부피가 감소되는 것으로 나타났고, 폴리에틸렌 재질의 시일 디스크는 500회와 1000회 회전 후, 각각 0.04와, 0.09 정도의 부피가 감소되는 것으로 나타났으며, 엔지니어링플라스틱 재질의 시일 디스크는 500회와 1000회 회전 후, 각각 0.07과, 0.14 정도의 부피가 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 폴리우레탄 재질의 시일 디스크는 각각 0.01과, 0.02 정도의 부피가 감소되는 것으로 나타났다.

결과적으로, 본 발명에 따른 폴리우레탄 재질의 시일 디스크가 가장 적은 부피감소량을 보이며, 따라서 가장 우수한 내마모성능을 갖는 것으로 나타났다.

한편, 본 발명의 시일 디스크(10)는 제 1부재(3) 및 제 2부재(5)와 원활한 접촉을 위해 그 외면에 오일이 도포된다. 따라서, 오일에 장시간 노출되어라도 오일에 노출되기 전과 오일에 노출된 후의 부피 변화가 없어야 한다. 이는 시일 디스크(10)가 제 1부재(3)와 제 2부재(5) 사이의 간극을 조절해야 하므로 가능한 한 초기와 같은 규격을 유지해야 하기 때문이다.

따라서, 본 발명자는 본 발명의 시일 디스크(10)의 부피 변화를 테스트 하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 폴리에틸렌 재질의 시일 디스크와, 엔지니어링플라스틱 재질의 시일 디스크을 오일에 함침시킨 후 부피 변화량을 비교 측정해 보았다.

시험결과, 폴리에틸렌 재질의 시일 디스크는 오일에 함침시킨 후 대략 9.5% 정도의 부피가 증가되는 것으로 나타났고, 엔지니어링플라스틱 재질의 시일 디스크는 오일에 함침시킨 후 대략 0.35% 정도의 부피가 증가되는 것으로 나타났으며, 폴리우레탄 재질의 시일 디스크는 오일에 함침시킨 후 대략 0.4% 정도의 부피가 증가되는 것으로 나타났다.

결과적으로, 본 발명에 따른 폴리우레탄 재질의 시일 디스크는 가장 우수한 내마모성능을 가지면서 동시에 오일에 함침시킨 후 부피의 변화가 적은 것으로 나 타났다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시일 디스크는, 이물질을 내측으로 수용하도록 구성되므로 이물질로 인한 마모가 방지되며, 따라서 수명이 연장된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (4)

1. 관절운동하는 제 1부재(3)와 제 2부재(5)들 사이에서 기밀을 유지시키는 시일 디스크에 있어서,

   유입되는 이물질이 파고들어가서 매립될 수 있도록 연성의 폴리우레탄 재질로 이루어지며, 상기 폴리우레탄 재질의 쇼어 경도는 50∼80 인 것을 특징으로 하는 시일 디스크.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   오일 함침 시에, 상기 오일 함침에 의한 부피 증가가 전체 부피에 대해 0.4%인 것을 특징으로 하는 시일 디스크.
4. 삭제

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