KR101210811B1

KR101210811B1 - 씰 링

Info

Publication number: KR101210811B1
Application number: KR1020097017575A
Authority: KR
Inventors: 요수케 콘도; 이와오 타이라; 카주나리 세키
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2012-12-10
Also published as: KR20090112726A; US8720901B2; JP5029044B2; WO2008093849A1; EP2119944A1; EP2119944B1; EP2119944A4; JP2008190570A; US20090322037A1

Abstract

장착성 및 밀봉성의 향상을 도모할 수 있는 씰 링을 제공한다. 한 곳에서 분리되어 있는 유단 형태의 형상을 갖고, 끼워질 수 있게 구성된 양 단부(3, 4)를 일시적으로 벌려 축에 형성된 환상 장착시켜, 축과 이 축이 삽입되는 축 구멍을 가진 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉하는 씰 링(1)으로서, 양 단부(3, 4) 중 한쪽 단부(3)는, 원주방향으로 돌출한 볼록부(31)를 갖고, 다른 쪽의 단부(4)는, 볼록부(31)와 조합되는 오목부(42)를 가져, 볼록부(41)와 오목부(42)를 슬라이드 이동시키면서 끼워 맞춤으로써, 양 단부(3, 4)를 닫아주도록 구성된 씰 링에서, 오목부(42)는, 원주방향에 대해 경사진 경사 측면(42a)을 갖고, 볼록부(31)와 오목부(42)와의 슬라이드 이동부에서, 볼록부(31)의 선단의 가장자리부 일부가 오목부(42)의 경사 측면(42a) 상을 슬라이드 이동하도록 구성되고, 슬라이드 이동부의 일부를 선상의 슬라이드 이동부(13)가 되도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

씰 링 {SEAL RING}

본 발명은, 한 곳에서 분리되어 있는 유단 형상의 씰 링에 관한 것이다.

종래부터, 유압기기 등에서 상대회전할 수 있게 조립된 2 부재 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉장치로는, 도 10에 도시되어 것과 같은 씰 링(100)이 알려져 있다. 도 10은, 종래의 기술에 따른 씰 링(100)의 장착상태를 나타내는 모식적 단면도이다.

씰 링(100)은, 대략 원형 고리 형상을 한 부재로서, 하우징(200)과, 하우징(200)의 축 구멍(201)에 삽입되는 축(300) 사이의 환상 간극(400)을 밀봉하게 된다.

씰 링(100)은, 축(300)에 형성된 환상 홈(301)에 장착되어, 밀봉대상 유체측(O)으로부터 작용하는 유압(P)에 의해 비밀봉대상 유체측(A)으로 밀려지게 된다. 그리고, 외주면(101)이 하우징(200)의 축 구멍(201)의 내주면에 밀착되고, 비밀봉대상 유체측(A)의 단면(端面; 102)이 축(300)의 환상 홈(301)의 비밀봉대상 유체측(A)의 측벽면(302)에 밀착된다. 이에 의해, 밀봉대상 유체측(O)으로부터 비밀봉대상 유체측(A)으로의 윤활유 등의 오일의 누설이 억제된다.

이와 같은, 유압기기에 쓰이는 씰 링(100)은, 장착성을 향상시키기 위해, 원 주상의 한 곳에서 분리되어 있는 유단 형상(有端形狀)으로 된 것이 일반적이다. 씰 링(100)의 분리부(S)의 형상으로는, 도 11에 도시된 것과 같은, 단차 절단(step cut)이 알려져 있다. 도 11은, 종래의 기술에 따른 씰 링(100)의 분리부(S)의 구성을 나타낸 모식적 사시도이다.

씰 링(100)의 분리부(S)에는, 한쪽 단부에 볼록부(103)가 형성되고, 다른 쪽 단부에는 볼록부(103)와 조합되는 오목부(104)가 형성되어 있다. 이들 볼록부(103)와 오목부(104)의 끼워 맞춰짐에 의해 분리부(S)가 결합되어, 원 고리 형상의 씰 링(100)이 형성된다.

분리부(S)의 끼움부에는, 볼록부(103)의 측면(103a, 103b)과, 오목부(104)의 측면(104a, 104b)이 닿게 됨으로써, 원주방향으로 슬라이드 이동할 수 있는 슬라이드 이동 밀봉면(105a, 105b)이 형성됨과 더불어, 볼록부(103)의 선단면(103c)과 오목부(104)의 저면(104c) 사이에, 씰 링의 원주 길이의 변화를 흡수할 수 있는 간극(106)이 형성된다.

따라서, 온도 변화 등에 의해 씰 링(100)의 원주 길이가 변화하여도, 볼록부(103)의 측면(103a, 103b)과 오목부(104)의 측면(104a, 104b)이 상호 원주방향으로 슬라이드 이동해서, 분리부(S)가 원주방향(도 10의 화살표 방향)으로 확장?수축함으로써, 씰 링(100)의 원주 길이의 변화를 흡수할 수가 있게 된다.

또, 원주 길이의 변화가 생기더라도, 볼록부(103)의 측면(103a, 103b)과 오목부(104)의 측면(104a, 104b)이 접촉한 상태(슬라이드 이동 밀봉면(105a, 105b)이 형성된 상태)는 유지되기 때문에, 분리부(S)에 밀봉대상 유체측(O)과 비밀봉대상 유체측(A)이 연통하도록 하는 간극이 생기지 않게 된다.

이와 같은 씰 링(100)의 장착은, 도 12에 도시되어 있는 것과 같은 테이퍼 치구(107)를 이용해서 행해진다. 도 12는, 테이퍼 치구(107)를 이용한 씰 링(100)의 장착의 모습을 나타낸 모식적 사시도이다.

씰 링(100)의 장착은, 먼저, 분리부(S)가 닫힌 상태(요철부가 완전히 끼워 맞춰진 상태)에 있는 씰 링(100)을, 테이퍼 치구(107)의 작은 직경부(107a)의 외주에 끼워넣는다. 그리고, 작은 직경부(107a)로부터 큰 직경부(107b)에 걸쳐 서서히 확경(擴徑)된 형상의 테이퍼 주면(107c) 상을, 큰 직경부(107b)를 향해 밀어넣게 되면, 씰 링(100)을 분리부(S)가 벌어진 확경 상태로 된다. 그리고, 씰 링(100)을 큰 직경부(107b)로부터 축(300)에 형성된 환상 홈(301)으로 들어가도록 하고서, 씰 링(100)의 탄성 복원력에 의해 분리부(S)가 다시 닫힌 상태로 되돌려지도록 하면, 씰 링(100)이 환상 홈(301)에 장착된다.

한편, 관련된 기술로는, 이하의 문헌에 나타나 있는 것과 같은 것이 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개평 10-82466호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개 2005-9663호 공보

특허문헌 3 : 일본국 특개평 8-75007호 공보

(발명이 해결하고자 하는 과제)

씰 링(100)이 환상 홈(301)에 들어가서 확경 상태로부터 분리부(S)가 닫힌 원래의 상태로 되돌려질 때에는, 볼록부(103)와 오목부(104)가 면접촉으로 슬라이드 이동하게 된다(슬라이드 이동 밀봉면(105a, 105b)). 그 때문에, 요철부가 끼워질 때의 슬라이드 이동 저항이 커지게 되어, 씰 링(100)의 장착성이 나빠지게 된다.

즉, 슬라이드 이동 저항이 크기 때문에, 씰 링(100)의 탄성 복원력 만으로는 분리부(S)가 원래의 끼움 상태로 되돌려지지 않는 경우가 있어서, 분리부(S)의 끼움 상태를 본래 데로 되돌리기 위한 작업이 별도로 필요하게 되었다.

또, 분리부(S)의 끼움 상태를 본래 데로 되돌리기 위한 작업이 불충분한 경우에는, 분리부(S)의 끼움 상태가 불충분한 그대로, 예컨대 도 13에 도시된 것과 같이, 오목부(104)의 축으로 동심적으로 뻗은 측면(104b)의 선단측이 볼록부(103)를 외주 방향으로 밀어올려 볼록부(103)의 일부가 외주측으로 돌출하게 된 이상 변형이 생기게 된 상태로, 하우징(200)에의 조립이 이루어지는 경우가 있다. 이 돌출한 부분은, 축(300)을 하우징(200)에 조립할 때에 하우징(200)과의 간섭을 생기게 해서, 씰 링(100)의 파손 등을 생기게 하는 원인으로 되고 만다.

그리고, 볼록부(103)와 오목부(104)의 슬라이드 이동이 원활하게 행해지지 않으면, 씰 링(100)이 유압을 받아 외경 방향으로 확장될 때(하우징(200)의 축 구멍(201) 내주면으로 밀어 붙여질 때)에, 분리부(S)의 원주방향으로의 확장이 저해되어, 씰 링(100)의 자세가 불안정하게 되어 밀봉성에 영향을 줄 염려가 있게 된다.

본 발명은 상기의 종래기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 장착성 및 밀봉성의 향상을 도모할 수가 있는 씰 링을 제공함에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서의 씰 링은, 한 곳에서 분리되어 있는 유단 형태의 형상을 갖고,

끼워 맞춰질 수 있게 구성된 양 단부를 일시적으로 벌려 축에 형성된 환상 홈에 장착시켜, 상기 축과 상기 축이 삽입되는 축 구멍을 가진 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉하는 씰 링으로서,

상기 양 단부 중 한쪽 단부는, 원주방향으로 돌출한 볼록부를 갖고,

다른 쪽의 단부는, 상기 볼록부와 조합되는 오목부를 가져,

상기 볼록부와 상기 오목부를 슬라이드 이동시키면서 끼워 맞춰, 상기 양 단부를 닫아주도록 구성된 씰 링에서,

상기 오목부는, 원주방향에 대해 경사진 경사 측면을 갖고,

상기 볼록부와 상기 오목부와의 슬라이드 이동부에서, 상기 볼록부의 선단의 가장자리부의 일부가 상기 오목부의 상기 경사 측면 상을 슬라이드 하도록 구성되고, 상기 슬라이드 이동부의 일부를 선상의 슬라이드 이동부가 되도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 볼록부와 오목부의 슬라이드 이동부의 일부를 선상으로 접촉하는 구성이 되도록 함으로써, 슬라이드 이동부의 슬라이드 이동 면적이 저감되어, 볼록부와 오목부의 슬라이드 이동 저항이 저감된다. 따라서, 탄성 복원력에 의한 씰 링 양 단부의 끼움 상태로의 복원이 원활하게 되어, 씰 링의 장착성이 향상된다.

또, 볼록부와 오목부의 슬라이드 이동 저항이 저감됨으로써, 씰 링의 탄성 복원력 만에 의한 씰 링 양 단부의 끼움 상태로의 복원을 도모할 수가 있다. 따라서, 씰 링 양 단부의 끼움 상태를 본래 데로 되돌리기 위한 작업이 불필요해져, 씰 링 장착시의 작업성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또, 씰 링 양 단부의 끼움 상태의 복원이 불충분한 그대로 하우징에의 축의 조립이 이루어지는 것이 억제되기 때문에, 축 조립 시의 씰 링과 하우징과의 간섭을 억제할 수가 있다. 즉, 양 단부의 끼움이 불충분해짐에 따라 씰 링의 일부가 비어져 나와, 축의 삽입시에 하우징과 간섭을 생기게 하는 것이 억제된다. 따라서, 하우징과의 간섭에 의한 씰 링의 파손 등이 억제되고, 이러한 파손 등에 의해 씰 링의 밀봉성이 저하되는 것이 억제된다.

그리고, 볼록부와 오목부의 슬라이드 이동 저항이 저감됨으로써, 씰 링을 사용할 때에 양 단부의 원주방향으로의 확장?수축이 원활해지게 되어, 씰 링의 원주 길이의 변화에 대한 추종성이나, 씰 링이 압력을 받았을 때의 확장성이 향상된다. 따라서, 씰 링의 밀봉성이 향상된다.

상기 오목부의 상기 경사 측면은, 상기 오목부의 상기 볼록부가 진입해 오는 측의 두께가 상기 오목부의 바닥 측에 대해 작아지도록 경사져 있어도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 오목부의 볼록부가 진입해 오는 측의 강성이 오목부의 바닥 측에 대해 저하되어, 오목부와 볼록부의 슬라이드 이동 저항이 저감되어 끼움 상태가 불충분해지는 것이 억제됨과 더불어, 끼워질 때 볼록부가 이상 변형을 하는 것이 억제된다. 따라서, 볼록부의 일부가 비어져 나와, 축의 삽입시에 하우징과 간섭을 생기게 하는 것이 억제된다.

(발명의 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해, 장착성 및 밀봉성의 향상을 도모할 수가 있게 된다.

도 1은, 실시예 1에 따른 씰 링의 전체를 나타낸 도면.

도 2는, 도 1의 씰 링의 사용상태를 나타낸 단면도.

도 3은, 도 1의 씰 링의 분리부의 구조를 나타낸 도면.

도 4는, 도 1의 씰 링의 분리부를 벌린 모습을 나타낸 도면.

도 5는, 도 1의 씰 링의 단부의 형상을 나타낸 사시도.

도 6은, 도 1의 씰 링의 분리부의 사용상태일 때의 모습을 나타낸 도면.

도 7a는, 도 1의 씰 링의 밀봉부의 모습을 나타낸 사시도.

도 7b는, 도 1의 씰 링의 밀봉부의 모습을 나타내는 사시도.

도 7c는, 도 1의 씰 링의 밀봉부의 모습을 나타내는 사시도.

도 8은, 도 1의 씰 링의 분리부의 되돌림성과 누설량의 평가결과를 나타낸 도표.

도 9는, 실시예 2에 따른 씰 링의 분리부의 구조를 나타낸 도면.

도 10은, 종래의 기술에 따른 씰 링의 사용상태를 나타낸 단면도.

도 11은, 종래의 기술에 따른 씰 링의 분리부의 구성을 나타낸 사시도.

도 12는, 테이퍼 치구에 의한 씰 링의 장착을 설명하는 사시도.

도 13은, 종래의 기술에 따른 씰 링의 분리부의 끼움 상태를 나타낸 측면도.

(부호의 설명)

1 - - - 씰 링

10 - - - 외주면

11 - - - 내주면

2 - - - 분리부

3 - - - 제1 단부

30 - - - 제1 단면

31 - - - 제1 볼록부

32 - - - 제1 오목부

4 - - - 제2 단부

40 - - - 제2 단면

41 - - - 제2 볼록부

42 - - - 제2 오목부

5 - - - 하우징

50 - - - 축 구멍

6 - - - 축

60 - - - 환상 홈

61 - - - 측벽면

7 - - - 환상 간극

이하 도면을 참조해서, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를, 실시예에 기해 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한은 본 발명의 범위를 그들만으로 한정한다는 취지는 아니다.

(실시예 1)

< 씰 링의 구성 및 개요 >

먼저, 도 1 및 도 2를 참조해서, 본 발명의 실시예 1에 따른 씰 링의 구성 및 개요에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시예에 따른 씰 링(1)의 전체를 나타낸 도면으로서, 씰 링(1)을 축 방향에서 바라본 모습을 나타내고 있다. 도 2는, 본 실시예에 따른 씰 링(1)의 사용상태를 나타낸 단면도로서, 도 1의 A-A 단면에 대응한다.

씰 링(1)은, 대체로 원형 고리 형상을 나타낸 부재로서, 원주 상(圓周上)의 한 곳에서 분리되어 있다(분리부(2)). 분리부(2)는, 한쪽 단부(3) 및 다른 쪽의 단부(4)에 각각 형성된 요철형상이 상호 끼워 맞춰질 수 있도록 구성되어 있다.

씰 링(1)은, 수지재료로 이루어지되, 그 재료로는, 예컨대 폴리에텔에텔케톤(PEEK), 4불화에틸렌수지(PTFE), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 등이 이용되고 있다.

씰 링(1)은, 자유로이 상대운동할 수 있게 조립되는 2 부재 사이의 환상 간 극을 밀봉한다. 여기서는, 도 2에 도시된 것과 같이, 하우징(5)과 이 하우징(5)의 축 구멍(50)에 삽입되는 축(6) 사이의 환상 간극(7)을 밀봉한다.

씰 링(1)은, 축(6)의 외주면에 형성된 환상 홈(60)에 장착되어, 밀봉대상 유체측(O)으로부터 작용하는 유압(P)에 의해 비밀봉대상 유체측(A)으로 밀려지게 된다. 그리고, 외주면(10)이 하우징(5)의 축 구멍(50)의 내주면에 밀착되고, 비밀봉대상 유체측(A)의 단면(11)이 축(6)의 환상 홈(60)의 비밀봉대상 유체측(A)의 측벽면 측에 밀착된다.

이에 의해, 밀봉대상 유체측(O)으로부터 비밀봉대상 유체측(A)으로의 밀봉대상 유체의 누설이 억제된다. 한편, 밀봉대상 유체는, 예컨대 윤활유로서고, 특히 자동차의 자동변속기의 경우는 ATF를 가리킨다.

< 분리부 >

다음에는, 도 3 ~ 도 5를 참조해서, 씰 링(1)의 분리부(2)의 구성에 대해 상세히 설명한다. 도 3은, 분리부(2)의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 축 방향에서 바라본 모습, (b)는 (a)의 화살표 B의 방향에서 바라본 모습이다. 도 4는, 분리부(2)를 벌린 모습을 나타내는 도면으로서, (a)는 축 방향에서 바라본 모습, (b)는 (a)의 화살표 C 방향에서 바라본 도면이다. 도 5는, 분리부(2)의 형상을 나타낸 사시도이다. 이하, 씰 링(1)의 2개의 단부(端部) 중, 한쪽 단부(도면의 왼쪽의 것)를 제1 단부(3), 다른 쪽의 단부(오른 쪽의 것)를 제2 단부(4)로 부르기로 한다.

제1 단부(3)는, 직경 방향을 따르는 제1 단면(30)을 갖는다. 그리고, 제1 단 부(3)에는, 제1 단면(30)으로부터 원주방향으로 돌출하는 제1 볼록부(31)와, 제1 단면(30)으로부터 원주방향으로 오목하게 패인 제1 오목부(32)가, 축 방향으로 나란히 형성되어 있다.

제1 볼록부(31)는, 제1 단면(30)으로부터 원주방향으로 축에 대해 동심적으로 뻗은 측면(31a)과, 이 측면(31a)에 인접하고서 축에 대해 수직적으로 뻗은 측면(31b)과, 이들 측면(31a) 및 측면(31b)에 인접하고서 직경 방향을 따르는 선단면(31c)을 갖고 있다.

제1 오목부(32)는, 축에 평행하고서, 원주방향에 대해 제1 오목부(32)의 바닥 측에서부터 개구 측(제1 단면(30) 측)을 향해 내주 측으로 경사진 경사 측면(32a)과, 이 경사 측면(32a)에 인접하고서 축에 대해 수직적으로 뻗은 측면(32b)과, 이들 측면(32a) 및 측면(32b)에 인접하고서 직경 방향으로 따르는 저면(32c)을 갖고 있다.

제1 오목부(32)의 경사 측면(32a)은, 제1 단면(30) 측의 단부(32d)가, 제1 볼록부(31)의 측면(31a)의 제1 단면(30) 측 단부(31d)보다도 치수 X 만큼 내경 측에 위치하도록 되어 있다.

제1 볼록부(31)의 측면(31b)과 제1 오목부(32)의 측면(32b)은 축 방향의 위치가 일치하도록 되어 있어서, 원주방향으로 일련의 제1 슬라이드 면(33)을 형성하도록 되어 있다.

한편, 제2 단부(4)는, 제1 단부(3)와 동일한 형상을 갖는다. 즉, 제2 단부(4)에는, 직경방향을 따르는 제2 단면(40)이 형성됨과 더불어, 제2 단면(40)으로 부터 원주방향으로 돌출하는 제2 볼록부(41)와, 제2 단면(40)으로부터 원주방향으로 오목하게 패인 제2 오목부(42)가, 축 방향으로 나란히 형성되어 있다.

또, 제2 볼록부(41)는, 축에 대해 동심적으로 뻗은 측면(41a)과, 축에 대해 수직적으로 뻗은 측면(41b)과, 직경방향을 따르는 선단면(41c)을 갖고, 제2 오목부(42)는, 축에 대해 대략 동심적으로 뻗은 경사 측면(42a)과, 축에 대해 수직적으로 뻗은 측면(42b)과, 직경방향으로 따르는 저면(42c)을 갖고 있다.

또, 제2 오목부(42)의 경사 측면(42a)은, 제2 단면(40) 측의 단부(42d)가 제2 볼록부(41)의 측면(41a)의 제2 단면(40) 측의 단부(41d)보다도 치수 X 만큼 내경 쪽에 위치하도록 경사져 있고, 제2 볼록부(41)의 측면(41b)과 제2 오목부(42)의 측면(42b)은 원주방향으로 뻗은 일련의 제2 슬라이드 면(43)을 형성하도록 되어 있다.

양 단부(3, 4)는 동일한 형상이기 때문에, 분리부(2)에서 상호 마주본 상태에서는, 볼록부와 오목부의 축 방향의 배열이 역으로 되어, 제1 볼록부(31)와 제2 오목부(42), 제2 볼록부(41)와 제1 오목부(32)가 각각 쌍을 이루게 된다.

< 씰 링의 장착 >

씰 링(1)은, 이와 같은 분리부(2)가 형성됨으로써, 축(6)의 환상 홈(60)으로의 장착을 용이하게 하고 있다. 씰 링(1)은, 도 12에 도시된 것과 같은 테이퍼 치구(治具; 107)를 이용해서, 탄성적으로 분리부(2)가 벌려진(분리된) 확경 상태가 되도록 해서, 축(6)의 환상 홈(60)에 떨어뜨려져 들어가도록 한다. 그리고, 씰 링(1)의 탄성 복원력에 의해 분리부(2)가 다시 닫힌(끼워 맞춰진) 상태로 되돌려짐 으로써, 환상 홈(60)에 장착된다.

분리부(2)가 벌려진 상태로부터 원래의 닫힌 상태로 되돌려질 때에는, 원주방향으로 떨어진 제1 단부(3)와 제2 단부(4)가 상호 접근해서, 제1 볼록부(31)와 제2 오목부(42) 및 제2 볼록부(41)와 제1 오목부(32)가 각각 조합된다.

제1 단부(3)와 제2 단부(4)는, 축에 대해 수직적으로 뻗은 각 측면이 형성하는 제1 슬라이드 이동면(33)과 제2 슬라이드 이동면(43)이 제1 단부(3)와 제2 단부(4)가 끼워 맞춰짐으로써 상호 맞닿게 됨에 따라, 축과 수직적이고 원주방향으로 슬라이드 이동할 수 있는 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12)가 형성된다.

제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)는, 경사 측면(42a, 32a)에 의해, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 개구부에서의 직경 방향의 폭이, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 선단면(31c, 41c)에 대해 각각 치수 X 만큼 넓혀지도록 된 구성으로 되어 있다.

제1 단부(3)와 제2 단부(4)의 끼워 맞춰짐에 있어서, 제1 볼록부(31)가 제2 오목부(42) 내에, 제2 볼록부(41)가 제1 오목부(32) 내에 각각 비집고 들어가면, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 각각 경사 측면(42a, 32a)에 대해 비스듬히 경사져 닿게 된다. 즉, 제1 볼록부(31)의 선단면(31c)의 내주 측 가장자리부(31e; 선단면(31c)과 측면(31a) 사이의 각부(角部))와 제2 볼록부(41)의 선단면(41c)의 내주 측 가장자리부(41e; 선단면(41c)과 측면(41a) 사이의 각부))가 경사 측면(42a, 32a)에 각각 선상(線狀)으로 접촉하게 된다.

이에 의해, 축과 평행하게 뻗으면서 경사 측면(42a, 32a) 상을 대략 원주방 향(원주방향으로 대해 경사진 방향)으로 이동할 수 있는 선상의 슬라이드 이동 밀봉부(13)가 형성된다.

한편, 씰 링(1)의 제조에서는, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 선단면(31c, 41c)과 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 저면(42c, 32c)이 각각 원주방향으로 일치된 상태를, 양 단부(3, 4)가 완전히 끼워 맞춰진 상태를 이루도록 설계하는 경우가 생각될 수 있다. 이 경우, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 경사 측면(42a, 32a)과 접촉하지 않고, 원래의 끼움 상태로 되돌려지도록 하는 것도 생각할 수 있으나, 실제로는, 장착시의 씰 링(1)의 변형 상태 등에 따라, 양 단부(3, 4)는 완전한 끼움 상태로 되돌려지기 전에, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 경사 측면(42a, 32a)에 접촉하는 상태로 된다고 생각될 수가 있다.

이와 같이, 양 단부(3, 4)가 완전한 끼움 상태(하우징(5)과 축(6)의 조립에서 허용되는 끼움 상태)로 되돌려지기 전에, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 경사 측면(42a, 32a)과 접촉한 경우에는, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 내주 측 가장자리부(31e, 41e)가 경사 측면(42a, 32a)에 선상으로 접촉을 해서 경사 측면(42a, 32a) 상을 슬라이드 이동해서, 양 단부(3, 4)가 완전한 끼움 상태로 되돌려지게 된다.

이와 같이, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)와 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)가 각각 접촉하는 슬라이드 이동부의 일부를 선상으로 접촉하는 슬라이드 이동부가 되도록 함으로써, 슬라이드 이동부의 슬라이드 이동 면적이 저감되어, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)와 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)과의 슬라이 드 이동 저항이 저감되게 된다. 따라서, 씰 링(1)의 탄성 복원력에 의한 양 단부(3, 4)의 끼움 상태의 복원이 원활해지게 되어, 씰 링(1)의 장착성이 향상된다.

또, 장착시에 양 단부(3, 4)의 끼움 상태로의 되돌림이 불충분해지는 것이 억제되기 때문에, 양 단부(3, 4)의 끼움 상태를 본래 데로 되돌리기 위한 작업이 불필요해져, 씰 링(1)을 장착할 때의 작업성의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 씰 링(1)의 양 단부(3, 4)의 끼워짐이 불충분해지는 것이 억제됨으로써, 하우징(5)에다 조립할 때에 씰 링(1)과 하우징(5) 사이에 간섭이 일어나는 것이 억제된다. 즉, 양 단부(3, 4)의 끼움이 불충분해짐에 따라 씰 링(1)의 일부가 비어져 나와, 축(6)의 삽입시에 하우징(5)과의 사이에 간섭이 생기는 것이 억제된다. 따라서, 하우징(5)과의 간섭에 의한 씰 링(1)의 파손 등이 억제되어, 이러한 파손 등에 의해 씰 링(1)의 밀봉성이 저하되는 것이 억제된다.

또, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 각 개구부 측(제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 비집고 들어가는(진입해 오는) 측)이 직경 방향으로 넓어지도록 되어 있기 때문에, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)에 비집고 들어갈 때 개구부에서 제2 단면(40) 및 제1 단면(30)의 단부(42d, 32d)와 걸림이 일어나는 것이 억제된다. 따라서, 씰 링(1)의 장착성이 향상된다.

또, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 각 개구부 측의 두께가 저면(42c, 32c) 측에 대해 작아져 있기 때문에, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 각 개구부 측의 강성(剛性)이 저면(42c, 32c) 측에 대해 저하되고, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)와 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 슬라이드 이동 저항이 저감되어 끼움 상태가 불충분해지는 것이 억제됨과 더불어, 끼워 맞춰질 때 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)에 이상 변형(異常變形)을 일으키게 하는 것이 억제된다. 따라서, 예컨대, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 경사 측면(42a, 32a)의 개구부 측 단부에 의해 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 외주 측으로 밀어 올려지는(굽혀지는) 것과 같은 변형을 생기게 해서, 그 선단부가 외주 측으로 비어져 나와, 축(6)의 삽입시에 하우징(5)과 간섭을 일으키게 하는 것이 억제된다.

< 씰 링의 사용상태 >

다음에는, 도 6 및 도 7a ~ 도 7c를 참조해서, 본 실시예에 따른 씰 링(1)이 사용상태에 있을 때의 분리부(2)의 모습에 대해 설명한다. 도 6은, 도 2의 D-D 단면에 대응한 분리부(2)의 측변도이고, (a)는, 분리부(2)가 원주방향으로 수축된 상태를 나타내고, (b)는, 분리부(2)가 원주방향으로 확장된 상태를 나타낸다. 도 7a ~ 도 7c는, 본 실시예에 따른 씰 링(1)의 밀봉부의 모습을 모식적으로 나타낸 투시 사시도로서, 도 7a는 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12) 및 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)를 나타내고, 도 7b는 제1 환상 밀봉부(14)를 나타내고, 도 7c는 제2 환상 밀봉부(15)를 나타낸다.

씰 링(1)은, 밀봉대상 유체측(O)으로부터 작용하는 압력(P)에 의해, 외주면(10)이 하우징(5)의 축 구멍(50)의 내주면에 밀착되고, 비밀봉대상 유체측(A)의 단면(11)이 축(6)의 환상 홈(60)의 측벽면 측에 밀착되어 있다.

이때, 분리부(2)에서는, 제1 단부(3)의 슬라이드 이동 밀봉면(33)과 제2 단 부(4)의 슬라이드 이동 밀봉면(43)이 면접촉(面接觸)해서, 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12)를 형성하도록 되어 있다(도 7a 참조). 그리고, 씰 링(1)의 외주면(10)은, 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12)의 외주 측 단부 가장자리부(12a)를 매개로 해서, 제1 단부(3) 측(10a)과 제2 단부(4) 측(10b)이 연결되도록 한 구성으로 된다(도 7b 참조). 이에 의해, 씰 링(1)에는, 축 구멍(50) 내주면과의 접촉면에서, 대략 환상의 연속하는 제1 환상 밀봉부(14)가 형성된다.

또, 분리부(2)에서는, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 선단면(31c, 41c)의 내주 측 가장자리부(31e, 41e)가, 각각 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 경사 측면(42a, 32a)에 선상으로 접촉해서, 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)를 형성하도록 되어 있다(도 7a 참조). 그리고, 씰 링(1)의 비밀봉대상 유체측(A)의 단면(11)은, 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)의 비밀봉대상 유체측(A)의 단부(13a)를 매개로, 제1 단부(3) 측(11a)과 제2 단부(4) 측(11b)이 점접촉(点接觸)으로 연결된 것과 같은 구성으로 된다(도 7c 참조). 이에 의해, 씰 링(1)에는, 환상 홈(60)의 측벽면(61)과의 접촉면에서, 대략 환상의 연속하는 제2 환상 밀봉부(15)가 형성된다.

또, 씰 링(1)은, 사용시에서 양 단부(3, 4)의 단면 사이에 씰 링(1)의 원주 길이의 변화를 흡수할 수 있는 간극이 형성되도록 설계된다. 즉, 씰 링(1)은, 상온 하에서는, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)가 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 도중까지만 진입하게 되는 치수로 설계되어 있어서, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 선단면(31c, 41c)과 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 저면(42c, 32c)과의 사이에 각각 간극(16a, 16b)이 형성된다(도 3 참조). 또, 제1 단면(30) 및 제2 단면(40) 사이에도 마찬가지로 간극(16c)이 형성된다.

이러한 구성에 의하면, 유압기기의 작동시에 온도가 상승하고, 씰 링(1)의 원주 길이가 길어진 경우에는, 슬라이드 이동 밀봉면(33, 43)이 원주방향으로 슬라이드 이동해서 양 단부(3, 4)가 원주방향으로 상호 접근하여(분리부(2)가 원주방향으로 수축), 간극(16a, 16b, 16c)이 감소하게 된다. 이에 의해, 씰 링(1)의 원주의 길이의 증가분이 흡수되게 된다(도 6(a) 참조).

또, 온도가 저하되어 씰 링(1)의 원주 길이가 짧아진 경우에는, 슬라이드 이동 밀봉면(33, 43)이 역방향으로 원주방향으로 슬라이드 이동해서 양 단부(3, 4)가 원주방향으로 상호 떨어져 가서(분리부(2)가 원주방향으로 확장), 간극(16a, 16b, 16c)이 증가하게 된다. 이에 의해, 씰 링(1)의 원주의 길이의 감소분이 흡수되게 된다(도 6(b) 참조).

또, 무압(無壓) 상태의 씰 링(1)에 유압(P)이 작용한 경우나, 유압(P)이 상승해서 씰 링(1)이 하우징(5)의 축 구멍(50) 내주면 측으로 밀어 붙여지는 힘이 강해진 경우에는, 씰 링(1)에는 확경 방향의 힘이 작용하게 되지만, 이 경우에는 유압(P)에 의한 씰 링(1)의 확경 변형에 추종해서 분리부(2)가 원주방향으로 확장됨으로써, 씰 링(1)의 이상 변형 등이 억제되어 씰 링(1)의 자세가 안정되게 된다.

슬라이드 이동 밀봉면(33, 43)은, 분리부(2)의 확장에 의해 원주방향으로 슬라이드 이동하더라도 면접촉 상태는 유지되기 때문에, 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12)는 항상 밀봉을 이루는 상태로 된다. 또, 내주 측 가장자리부(31e, 41e)는, 분리부(2)의 확장?수축에 의해 경사 측면(42a, 32a) 상을 슬라이드 이동하더라도, 경사 측면(42a, 32a)에 대한 선접촉 상태가 유지되기 때문에, 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)도 항상 밀봉을 이루는 상태로 된다.

씰 링(1)은 설계상으로는, 내주 측 가장자리부(31e, 41e)의 직경 치수(제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 내경 치수)가 경사 측면(32a, 42a)의 직경 치수보다도 대체로 크게 설정되어 있기 때문에, 분리부(2)가 닫히더라도(제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)와 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)가 원주방향으로 겹쳐지더라도), 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 진입량에 따라서는 내주 측 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(32a, 42a)이 직경 방향으로 떨어져 접촉하지 않게 되는, 즉 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)가 형성되지 않는다고 생각할 수도 있다. 그러나, 실제의 씰 링(1)의 사용상태에서는, 유압(P)으로부터 받는 외경 방향의 힘에 의해 씰 링(1)이 변형을 생기게 해서, 경사 측면(42a, 32a)이, 축 구멍(50)의 내주면 측(외주 측)으로 밀어 올려지는 것과 같은 상태로 되어, 제1 볼록부(31) 및 제2 볼록부(41)의 진입량에 관계없이 내주 측 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(32a, 42a)과의 접촉 상태가 유지되게 된다. 즉, 도 6(a) 및 도 6(b)에서의 각각의 A-A 단면은, 도 2에 도시된 것과 같이, 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)가 형성된 단면 상태로 된다.

따라서, 제1 볼록부(31)의 선단면(31c)과 제2 오목부(42)의 저면(42c) 사이에 형성되는 간극(16a)은, 비밀봉대상 유체측(A)의 환상 간극(7)과 연결되어 있으나, 밀봉대상 유체측(O)와는 제1 슬라이드 이동 밀봉부(12), 제2 슬라이드 이동 밀 봉부(13), 제1 환상밀봉부(14) 및 제2 환상밀봉부(15)에 의해 항상 차단된 상태가 유지되기 때문에, 분리부(2)의 수축?확장에 의해 밀봉대상 유체측(O)과 비밀봉대상 유체측(A)을 연통하도록 하는 간극이 생기지 않게 된다.

또, 씰 링(1)은, 이와 같은 분리부(2)의 확장?수축 동작에 의해, 온도나 유압의 변화에 관계없이, 그 자세가 안정됨과 더불어, 분리부(2)에서의 밀봉대상유체의 누설이 억제되어, 양호한 밀봉성능이 유지되게 된다.

또, 씰 링(1)은, 양 단부(3, 4)의 슬라이드 이동부의 일부를 제2 슬라이드 이동 밀봉부(13)와 같은 선접촉에 의한 슬라이드 이동부가 되도록 함으로써, 양 단부(3, 4)의 슬라이드 이동 저항이 저감되어, 분리부(2)의 원주방향의 확장?수축이 원활해지게 된다. 이에 의해, 씰 링(1)의 원주 길이의 변화에 대한 추종성이나, 씰 링(1)이 압력을 받았을 때의 확장성이 향상된다. 따라서, 씰 링(1)의 밀봉성이 향상된다.

< 기타 >

본 실시예에 따른 씰 링(1)의 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)에 형성되는 경사 측면(42a, 32a)의 형상은, 도 10에 도시된 종래의 기술에 따른 씰 링(100)의 오목부(104)의 측면(105b)을 원주방향에 대해 경사지게 절결한 것과 같은 형상으로 되어 있다.

따라서, 이러한 경사 측면을 구비한 씰 링의 제조에서는, 종래의 씰 링을 성형한 후에 절삭가공 등으로 이러한 경사 측면를 형성하도록 하여도 좋다. 또, 씰 링의 몰드 성형시에 미리 몰드 성형으로 형성하도록 하여도 좋다.

또, 경사 측면(42a, 32a)의 경사는, 측면(41a, 31a)과 단부(42d, 32d)의 직경 방향 치수의 차이가 X로 되도록 형성되어 있으나, 이 X의 값은, 작게 지나치면, 씰 링(1)을 환상 홈(60)에 장착할 때에 탄성 복원력 만으로는 분리부(2)가 끼움 상태로 돌려지지 않는 경우(끼움 상태가 불충분한 경우)가 있고, 크게 지나치면, 슬라이드 이동 밀봉부(13)가 유지되지 않고 분리부(2)에 간극이 발생해서 누설량이 증대하는 경우가 있다. 따라서, X의 값은, 씰 링의 사양이나 적용되는 환경 등에 기해 알맞게 설정할 필요가 있다. 본 실시예에 따른 씰 링(1)에서는, 0.01mm ~ 0.05 mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

도 8에는, 본 실시예에 따른 씰 링의 분리부의 되돌림성과 누설량의 평가결과가 나타나 있다. 한편, 도 8의 도표에서는, ○은, 분리부의 되돌림성이 양호한 경우, 즉 씰 링의 장착시에 한번 벌려진 분리부가 다시 닫힌(충분한 끼움 상태로 돌아온) 경우를 나타내고, ×는, 장착 후에 분리부가 닫히지 않은(끼움 상태가 불충분한) 경우를 나타내고 있다. 또, 누설성의 평가 조건은, 유압을 1.4MPa, 온도를 160℃, 축의 회전수를 0rpm, 밀봉대상유체를 ATF로 하였다.

도 8에 도시된 것과 같이, X를 0.00mm로 한 경우, 즉 종래의 씰 링과 같이 오목부의 측면을 경사지우지 않은 경우에는, 분리부의 되돌림성이 나쁜 결과로 되었다. 또, X를 0.10으로 한 경우에는, 분리부의 되돌림성은 양호하지만, 분리부의 누설량이 증대하게 되었다.

한편, X를 0.01 및 0.05로 한 경우에는, 분리부의 되돌림성도 양호하고, 분리부의 누설량도 안정되게 되었다. 따라서, X의 값은 0.01mm ~ 0.05mm의 범위로 설 정하는 것이 바람직하다고 하겠다.

(실시예 2)

다음에는, 도 9를 참조해서, 본 발명의 실시예 2에 따른 씰 링에 대해 설명한다. 도 9는, 본 실시예에 따른 씰 링의 분리부의 구조를 나타낸 도면으로서, (a)는 축 방향에서 바라본 모습, (b)는 (a)의 화살표 E 방향에서 바라본 모습이다. 한편, 여기서는, 실시예 1과 공통하는 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

본 실시예는, 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 경사 측면(42a', 32a')이, 곡선적으로 뻗은 곡면으로 되어 있는 점에서, 실시예 1과 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 1은, 경사 측면(42a, 32a)이 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 바닥 측에서부터 개구 측을 향해 직선적으로 뻗은 평면인 데에 대해, 실시예 2는, 경사 측면(42a', 32a')이, 도 9에 도시된 것과 같이, 면의 기울어짐이 제2 오목부(42) 및 제1 오목부(32)의 바닥 측에서부터 개구 측을 향해 서서히 커지도록 곡선적으로 뻗은 곡면으러 되어 있다.

여기서, 씰 링(1)은, 분리부(2)가 확장 또는 수축되면, 그 곡률이 변화하게 된다. 즉, 분리부(2)가 확장된 경우에는, 씰 링(1)은 확경되어 곡률이 커지게 되고, 분리부(2)가 수축된 경우에는, 씰 링(1)은 축경되어 곡률이 작아지게 된다. 그렇게 되면, 실시예 1에서는, 분리부(2)가 확장되어 씰 링(1)의 곡률이 크게 되었을 때, 제1 볼록부(31)의 가장자리부(31e) 및 제2 볼록부(41)의 가장자리부(41e)와 경사 측면(42a) 및 경사 측면(32a)의 접촉 상태가 유지되지 않아 가장자리부(31e, 41e)가 경사 측면(42a, 32a)에서 떨어져 버리게 될 염려가 있다. 즉, 씰 링(1)의 곡률이 작아지는 분리부(2)의 수축시에는, 앞에서 설명한 바와 같이, 실제의 사용상태에서의 유압 등의 압력 등에 의해 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a, 32a)과의 접촉 상태가 항상 유지될 수 있을 것으로 생각되지만, 씰 링(1)의 곡률이 커지게 되는 분리부(2)의 확장시에는, 유압에 의한 압력 등에 의해서 만으로는, 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a, 32a)의 접촉 상태를 유지할 수가 없는 경우가 생길 수 있다고 생각된다. 이 경우, 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a, 32a) 사이에 간극이 생기게 되어, 분리부(2)에서의 누설량이 증가하게 된다.

실시예 2의 경사 측면(42a', 32a')은, 제2 단면(40) 및 제1 단면(30) 측의 단부(42d, 32d)가, 실시예 1의 경사 측면(42a, 32a)의 단부(42d, 32d)와 마찬가지로, 치수 X 만큼 제2 볼록부(41)의 측면(41a)의 제2 단면(40) 측 단부(41d) 및 제1 볼록부(31)의 측면(31a)의 제1 단면(30) 측 단부(31d)보다도 내경 측에 위치해 있다. 따라서, 실시예 2의 경사 측면(42a', 32a')은, 실시예 1의 경사 측면(42a, 32a)과 비교해서, 중앙부근이 대략 외경 방향으로 부풀어오르도록 된 구성으로 되어 있다. 즉, 실시예 2의 경사 측면(42a', 32a')은, 분리부(2)의 확장시에 씰 링(1)의 곡률이 증대됨에 따라 직경 방향의 위치가 대략 외경 방향으로 떨어져 가는 가장자리부(31e, 41e)에 따를 수 있도록 만곡되어져 있다.

따라서, 실시예 2에서는, 분리부(2)가 확장되어 씰 링(1)의 곡률이 커지게 되더라도, 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a', 32a')의 접촉 상태가 유지되어, 가장자리부(31e, 41e)가 경사 측면(42a', 32a')에서 떨어지는 것이 억제된다. 이에 의해, 분리부(2)에서의 누설량을 안정시켜 밀봉성의 향상을 도모할 수가 있게 된다.

또, 경사 측면(42a', 32a')의 곡률은, 분리부(2)의 확장시에 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a', 32a')이 상호 눌려지지 않게 되는 형상, 예컨대 분리부(2)의 확장시에 가장자리부(31e, 41e)의 궤도를 따라 만곡되도록 하는 형상으로 설정하는 것이 좋다. 이러한 형상에 의하면, 분리부(2)의 확장시에, 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a', 32a') 사이의 슬라이드 이동 저항을 증대시키지 않고 가장자리부(31e, 41e)와 경사 측면(42a', 32a')의 접촉 상태의 유지를 도모할 수가 게 된다. 따라서, 분리부(2)의 원활한 확장이 가능해져, 더욱 밀봉성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims

한 곳에서 분리되어 있는 유단 형태의 형상을 갖고,

끼워 맞춰질 수 있도록 구성된 양 단부를 일시적으로 벌려 축에 형성된 환상 홈에 장착시켜, 상기 축과 상기 축이 삽입되는 축 구멍을 가진 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉하는 씰 링으로서,

상기 양 단부 중 한쪽 단부는, 원주방향으로 돌출한 볼록부를 갖고,

다른 쪽의 단부는, 상기 볼록부와 조합되는 오목부를 가져,

상기 볼록부와 상기 오목부를 슬라이드 이동시키면서 끼워 맞춤으로써, 상기 양 단부를 닫아주도록 구성된 씰 링에 있어서,

상기 다른 쪽의 단부의 오목부가 설치되어 있는 부분의 두께가 상기 볼록부측으로 향해 작아지도록 형성됨으로써, 상기 오목부는, 그 외주면측이 상기 볼록부측으로 향함에 따라 내주면측으로 향하도록 경사진 경사측면으로 구성되어 있고,

상기 볼록부와 상기 오목부와의 슬라이드 이동부에서, 상기 볼록부의 선단의 내주측 가장자리부가 상기 오목부의 상기 경사 측면 상을 슬라이드 이동하도록 구성되고, 상기 슬라이드 이동부의 일부가 선상(線狀)의 슬라이드 이동부를 이루도록 된 것을 특징으로 하는 씰 링.
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