KR101262434B1 - 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실 - Google Patents

Abstract

실 가장자리부(44)를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서, 윤활제를 실의 윤활제측(48)으로 되돌리기 위한 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실을 실현한다. 그리고, 이와 같은 동적 실(20)이 종래기술의 결점을 최소한으로 억제하거나 또는 회피하도록 한다. 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실이, 실20)과 샤프트(26) 사이의 상대적인 회전방향에 관계없이, 포착한 윤활제를 윤활제측(48)으로 되돌리는 것을 유리하게 실현한다. 이 실(20)은, 대칭형 펌핑요소 패턴을 이용해서, 상대적인 회전에 따라, 포착한 윤활제에 대한 유체역학적 펌핑작용을 촉진한다. 대칭형 펌핑요소는, 실의 실 가장자리부(44) 바로 앞에서 끝나도록 되어 있는 종단점(58)을 갖고 있다. 실은, 1차펌핑요소(154)와 연통하는 2차펌핑요소(156)를 이용해서, 1차펌핑요소(154)에 의해 포착되지 않은 윤활제를 포착할 수가 있다.

Description

쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실 {DYNAMIC SEALS WITH BI-DIRECTIONAL PUMPING ELEMENTS PATTERN}

본 발명은, 동적 실(dynamic seal)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실에 관한 것이다.

샤프트 실(rotary shaft seal)이 기계장치, 자동차 산업 및 기타의 산업에서 사용되고 있다. 예컨대, 이와 같은 용도에는, 대칭적으로 기능을 하는 동적 실(즉 이 실은 샤프트 회전의 양방향으로 효과적으로 기능을 해야만 한다)을 필요로 하는 변속장치, 피니언, 기어, 차축 등에 사용되는 것이 포함된다. 이 실(seal)은 공기측(비윤활제측)과 윤활제측을 갖고 있다. 이 실은, 윤활제측에서 윤활제(예컨대 오일)를 보유해서 유지하는 것을 돕게 된다. 그러나 윤활제는, 실의 유효표면(active surface)과 샤프트 간의 상호작용에 의해, 윤활제측으로부터 비윤활제(공기)측으로 스며나가 누출되는 경우가 있다. 실의 작용부분(접촉부분)에 배치된 소용돌이 형상의 홈 또는 리브(built-up ribs; 이하 총칭해서 홈이라 부름)가, 실과 샤프트 사이의 상대적인 회전에 의해 누출된 윤활제를 포착해서 이를 유체역학적으로 펌핑하여 윤활제측으로 되돌리게 된다.

특허문헌 1 ; 미국특허 제6,806,306호 명세서

(발명이 해결하고자 하는 과제)

일반적으로 실(seal)의 샤프트와 접촉하고 있는 접촉부분에는, 소용돌이 형상 또는 나선모양으로 복수의 홈(groove)이 형성되어 있는바, 이들 홈은, 포착한 윤활제를 유체역학적으로 펌핑할 수 있도록 하기 위해, 샤프트와 실 사이의 상대적인 회전방향과 관계없이 작용할 수 있도록, 실의 유효표면을 따라 서로 반대되는 방향으로 나선을 이루도록 되어 있다. 그런데, 홈은 실의 윤활제측으로 개방되어 실 내의 윤활제와 연통하도록 되어 있다. 이렇게 홈을 실의 윤활제측으로 개방되도록 하면 잠재적인 문제가 생기게 되는바, 예컨대 상대적인 회전이 정지되어 있는 정적(靜的)인 상태에서도 윤활제(오일)의 누출이 일어날 가능성이 있게 된다. 그리고, 실이 사용되고 있는 기계를 조립하는 단계인 마지막 가압검사(加壓檢査) 중에는 공기의 누출이 일어날 가능성도 있게 된다. 따라서, 본 발명은, 실의 비윤활제측(공기측) 가장자리를 통과해서 밖으로 누출되는 윤활제를 포착해서 이를 실의 윤활제측으로 되돌리기 위한 쌍방향 패턴을 가진 동적 실이 실현될 수 있다면 유리할 것이고, 또한 그와 같은 동적 실은, 앞에서 설명한 종래의 실이 갖고 있는 결점을 최소한으로 억제하거나 또는 회피할 수 있으면 유리할 것임을 감안해서 발명한 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명의 원리에 따른 동적 실은, 실과 샤프트 사이의 상대적인 회전이 있을 때에, 회전방향에 관계없이 포착한 윤활제를 윤활제측으로 되돌릴 수 있게 되어 있다. 그리고, 본 발명에 따른 동적 실은, 대칭형 펌핑요소(pumping element)를 사용하게 됨으로써, 상대적인 회전에 의해 포착하는 윤활제에 대한 유체역학적인 펌핑작용을 촉진하게 된다. 이들 대칭형 펌핑요소는, 실의 윤활제측 단부인 실 가장자리부에 이르기 전에 끝나는 종료점을 갖도록 되어 있다. 한편, 본 발명에 따른 동적 실은, 1차펌핑요소에서 포착되지 않은 윤활제도 포착할 수 있도록, 1차펌핑요소에 더해 1차펌핑요소와 연통하는 2차펌핑요소를 함께 형성시켜 사용할 수도 있다. 2차펌핑요소는, 1차펌핑요소에서 포착되지 않은 여분의 윤활제를 포착해서 윤활제를 1차펌핑요소로 이송하고, 계속해서 실의 윤활제측 내로 되돌리는 유체역학적 펌핑작용을 하게 된다.

본 발명의 한 가지 실시태양으로는, 쌍방향으로 작용하는 동적 실이, 윤활제측과 비윤활제측을 갖도록 되어 있다. 그리고, 동적 실은 비윤활제측과 연통하는 유효표면(active face)을 갖는 한편, 이 유효표면은 그의 윤활제측 단부(端部)에 실 가장자리부(seal lip)를 가진 밀봉부재를 구비하고 있는바, 상기 실 가장자리부는 윤활제측과 면(面)하도록 되어 있다. 여기서, 실 가장자리부는, 샤프트가 내부에 끼워져 배치되는 중앙개구부를 윤활제측과 구획하는 역할을 하게 된다. 또, 유효표면은, 중앙개구부 내에 배치된 샤프트와 접촉해서 샤프트에 대해 밀봉을 행하게 되는바, 유효표면에는 복수의 펌핑요소가 형성되어 있다. 여기서, 이들 펌핑요소는 실 가장자리부에 이르기 전에 끝나도록 되어 있고, 또 펌핑요소와 실 가장자리부 사이에는 윤활제를 이송하는 역할을 하지 않는 둑(dam)이 형성되어 있다. 따라서, 펌핑요소는, 실 가장자리부를 통과해서 비윤활제측으로 누출되는 윤활제를 포착해서 유효표면과 개구부 내에 배치된 샤프트와의 상대적인 회전에 의해 포착한 윤활제를 실 가장자리부 쪽으로 둑을 통과해서 윤활제측 내부로 되돌려지도록 펌핑작용을 하게 된다. 이 펌핑작용은, 상대적인 회전의 방향에 관계없이 이루어지게 된다.

본 발명의 다른 실시태양으로는, 쌍방향의 동적 실이, 샤프트와 접촉해서 샤프트에 대해 밀봉을 이루도록 하는 유효표면을 구비하고서, 이 유효표면의 윤활제측 단부에는 샤프트가 수용되는 중앙개구부를 획정하는 실 가장자리부를 갖고 있다. 또, 유효표면에는 쌍방향 펌핑요소 패턴이 형성되어 있는바, 이 쌍방향 펌핑요소 패턴이 실 가장자리부를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착하고, 포착한 윤활제를 윤활제측으로 펌핑하는 작용을 하게 된다. 한편, 이 펌핑요소 패턴은, 유효표면에 형성되어 있는 복수의 1차펌핑요소를 갖고 있는바, 각 1차펌핑요소는 실 가장자리부의 부근에 1쌍의 종단점(終端点)을 갖는 한편, 실 가장자리부로부터 멀리 떨어진 위치에 유도점(誘導点)을 갖도록 되어 있다. 이러한 쌍방향 펌핑요소 패턴은, 유효표면에 형성된 복수의 2차펌핑요소도 갖고 있는바, 상기 1차펌핑요소가 이 2차펌핑요소와 실 가장자리부 사이에 배치되는 구조로 되어 있다. 2차펌핑요소는, 1차펌핑요소를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서, 포착한 윤활제를 1차펌핑요소의 유도점을 향해 이송하는 작용을 하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시태양으로는, 샤프트와 실 가장자리부 사이를 통과해서 누출되는 윤활제를 실의 윤활제측으로 되돌리는 방법을 제안하고 있다. 이 방법은, (1) 실 가장자리부를 통과해서 누출되는 윤활제를 실의 유효표면상의 복수의 1차펌핑요소로 포착하는 단계와, (2) 실 가장자리부와 2차펌핑요소 사이에 배치되어 있는 1차펌핑요소를 통과해서 누출되는 윤활제를, 실의 유효표면상의 복수의 2차펌핑요소로 포착하는 단계와, (3) 2차펌핑요소에서 포착된 윤활제를 1차펌핑요소의 유도점으로 이송하는 단계와, (4) 1차펌핑요소에 의해 포착되거나, 또는 1차펌핑요소로 이송되는 윤활제를, 실의 유효표면과 샤프트 사이의 상대적인 회전에 의해, 상대적인 회전의 방향과는 관계없이, 실의 윤활제측으로 펌핑하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명의 적용의 새로운 영역이 다음에 설명되는 상세한 설명에 의해 밝혀질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 실시형태는, 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내고 있으나, 예를 드는 것만을 목적으로 하고 있는 것이지, 본 발명의 범위를 한정하는 것을 목적으로 하고 있는 것은 아니다.

상세한 설명 및 첨부하는 도면으로부터, 본 발명이 보다 확실하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명에 따른 실을 간략하게 나타낸 사시도이다.

도 2는, 샤프트의 주위에 배치된, 도 1에 도시된 실의 단면도이다.

도 3은, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제1실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.

도 4는, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제2실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.

도 5는, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제3실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.

도 6은, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제4실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.

도 7은, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제5실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.
도 8a는, 1차단계 및 2차단계의 펌핑요소의 연결 및/또는 2차펌핑요소의 여러 가지 세트의 연결에 대한 대체적(代替的)인 배치를 나타낸 것이다.

삭제

도 8b는, 1차단계 및 2차단계의 펌핑요소의 연결 및/또는 2차펌핑요소의 여러 가지 세트의 연결에 대한 대체적인 배치를 나타낸 것이다.
도 9는, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제6의 바람직한 실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 개략도이다.

삭제

바람직한 실시형태에 관한 이하의 설명은, 본질적으로 예시적인 것에 지나지 않고, 본 발명의 용도나 사용법을 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 본 명세서에서는, 본 발명의 특정한 구성요소나 특징 또는 실시태양을 지적 또는 설명하기 위해 참조번호를 병기하고 있는바, 기술의 구성요소, 특징 또는 실시태양과 같거나 또는 유사한 여러 가지 구성요소, 특징 또는 실시태양을 설명할 때에는, 같은 참조 표시 또는 원래의 참조번호에 100 단위의 숫자를 부가한 같은 참조번호를 사용하고 있다. 즉, 본 명세서에서 개시되어 있는 여러 가지 실시형태에서의 동적 실의 참조번호는, 20, 120, 220, 320, 420, 520 및 620으로 하고 있다. 그리고, 설명에서는 대체로 사프트(26)와 동적 실(20)이 상대적으로 단지 상호 회전하는 경우에 대해 설명하지만, 본 발명은 상대적인 회전이 시계방향 및 반시계방향 어느 방향으로 회전하더라도(쌍방향 회전) 마찬가지로 누출되는 윤활제를 윤활제측(48)으로 되돌리도록 하는 작용을 하게 됨은 물론이다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 원리에 따른 쌍방향 동적 실(20; 이하에서는 단지 "실"이라 칭함)을 개략적으로 나타내고 있다. 실(20)은, 본 발명의 기술분야에서 알려져 있는 예컨대 변속장치, 피니언, 기어, 차축과 같은 곳에 쓰이는 것으로, 고정된 하우징(24) 내에 배치되는 케이싱(22)에 설치되도록 구성되어 있다. 실(20)은, 회전하는 샤프트(26)와 (압접되도록) 접촉해서, 회전 샤프트(26; 이하 단지 "샤프트"라 칭함)와, 케이싱(22)이 설치되어 있는 예컨대 변속장치와 같은 장치의 하우징(24)과의 사이에 밀봉관계를 이루도록 하는 것이다. 또, 실(20)은, 도 2에 도시된 것과 같이, 그의 밀봉부재(34)의 위쪽 가장자리 외주에 환상의 오목부(30)를 가진 장착부(28)를 구비하고 있는바, 이 장착부(28)의 환상 오목부(30)에는 상기 케이싱(24) 내에 설치된 케이싱(22)의 장착부(22a)가 들어가 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 한편, 상기 케이싱(22) 및 실(20)의 장착부(28)는 여러 가지 형상 및 형태를 갖도록 할 수가 있으나, 이는 본 발명과 특별히 관계되는 것은 아니다. 한편 상기 케이싱(22)의 장착부(22a)는, 플라스틱 또는 금속으로 제작되는 케이싱(22)에 형성되어 있는 것으로, 이와 같은 장착부(22a)를 가진 케이싱(22)은 알려진 장착기법으로 하우징(24)에 장착할 수가 있다.

실(20)은, 내부에 샤프트(26)가 끼워져 배치되는 중앙개구부(32)를 포함하는바, 중앙개구부(32)의 내부직경은, 중앙개구부(32)와 샤프트(26) 사이에 밀봉을 하기에 적합한 접촉이 실현되도록 샤프트(26)의 직경보다 미세하게 작은 직경의 치수로 되어 있다. 즉, 실(20)의 중앙개구부(32) 표면 부분은, 실(20)이 샤프트(26) 상에 위치했을 때에 변형이 이루어지려 하는 부분이다. 따라서, 실(20)의 변형에 따른 탄발력에 의해 저항을 받아 샤프트(26)에 대해 밀봉작용이 이루어질 수 있게 된다.

실(20)은, 그의 장착부(28)에서부터 시작하여 축방향이면서 반경방향으로 뻗게 되는 깔때기 형상의 밀봉부재(34)를 갖고 있는바, 이 밀봉부재(34) 내에 실(20)의 중앙개구부(32)가 위치하도록 되어 있다. 상기 밀봉부재(34)는 유효표면(측면; 36)을 갖고 있는바, 이 유효표면(36)은 샤프트(26)와 접촉하는 접촉부분(38)과 이 접촉부분(36)에 연속하고서 샤프트와 접촉하지 않는 비접촉부분(40)을 갖고 있다. 또, 밀봉부재(34)는, 펌핑요소(50)가 형성되어 윤활제의 펌핑작용을 하게 되는 유효표면(36)과, 이 유효표면(36)의 반대측 면으로서 윤활제측(48)과 면하는 비유효표면(측면; 42)을 갖도록 되어 있다. 즉, 밀봉부재(34)의 유효표면(36)은 실(20)의 비윤활제측(46)에서 공기측으로 노출되는 반면, 비유효표면(42) 및 실 가장자리부(44)는 실(20)의 윤활제측(48)으로 노출되도록 되어 있다.

실(20)의 유효표면(36)에는, 주로 그의 접촉부분(38)에 복수의 펌핑요소(50)로 이루어진 쌍방향 펌핑요소 패턴이 형성되어 있고, 실시형태에 따라서는 비접촉부분(40)의 일부분에도 복수의 펌핑요소(50)를 가진 쌍방향 펌핑요소 패턴이 형성될 수가 있다. 펌핑요소(50)는, 윤활제측(48)으로부터 실 가장자리부(44)를 통과해서 샤프트(26)와 유효표면(36)의 접촉부분(38) 사이를 통해 누출되는 윤활제를 포착하는 작용을 하게 된다. 즉, 다음에 설명하는 바와 같이, 펌핑요소(50)는, 누출된 윤활제를 포착해서, 실(20)과 샤프트(26) 사이에 (쌍방향 어느 쪽으로의)상대적인 회전이 있게 되면, 윤활제를 윤활제측(48) 내부로 유체역학적으로 펌핑작용을 하게 된다. 한편, 실 가장자리부(44)와 펌핑요소(50) 사이에는 윤활제를 이동시키는 펌핑작용을 하지 않는 정적인 둑(52)이 배치되어 샤프트(26)에 대해 밀봉기능을 하도록 되어 있는바, 이 둑(52)은 유효표면(36)의 펌핑작용을 하는 작용영역(펌핑요소 패턴을 포함한 영역)을 실 가장자리부(44)로부터 분리하는 역할을 한다. 여기서, 펌핑요소(50)는, 유효표면(36)을 따라 압인(壓印)이나, 파내기 또는 기타의 방식으로 형성시킨 복수의 홈(groove)으로 되어 있다. 이와 달리, 펌핑요소(50)가 세워진 복수의 리브(rib) 형태로 형성되어 이들 리브 사이에 통로가 형성되도록 함으로써, 홈으로 된 펌핑요소와 같이 누출된 윤활제를 포착해서 실(20)과 샤프트(26) 사이의 상대적인 회전에 의해 윤활제를 윤활제측(48)으로 유체역학적으로 펌핑작용을 하도록 할 수도 있다. 이들 리브는, 유효표면(36)을 따라 형성하거나, 주형(鑄型)으로 성형하거나, 또는 다른 수단으로 형성할 수가 있다. 따라서, 펌핑요소라는 용어는, 실(20)의 유효표면(36)을 따라 형성된 홈, 리브, 또는 양쪽을 가리킨다.

밀봉부재(34)의 유효표면(36)에 형성되는 펌핑요소(50)는, 누출된 윤활제를 포착해서 이를 윤활제측(48)으로 되돌려보내는 역할을 하는 펌핑요소 패턴을 이루도록 되어 있다. 이 경우에는 특히 펌핑요소(50)가 이루는 패턴이 쌍방향 패턴을 형성하도록 되어 있어서, 샤프트(26)와 실(20) 사이의 상대적인 회전이 있을 때에 회전방향에 관계없이 윤활제를 윤활제측(48)으로 되돌려보내는 작용을 하게 된다. 이와 같은 작용을 효과적으로 달성하기 위해, 펌핑요소(50)는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 유효표면(36)상에 대칭적으로 배치되어 있다. 한편, 펌핑요소(50)는, 실 가장자리부(44)로부터의 거리와의 관계에서 단계를 이루어 구분될 수 있게 형성될 수도 있는바, 즉 한 단계 또는 복수의 단계로 형성될 수가 있다. 여기서, 펌핑요소(50) 중에서 실 가장자리부(44)에 가까운 단계의 펌핑요소(50)는 이를 1차펌핑요소(54)라 부르고, 실 가장자리부(44)로부터 멀리 떨어진 펌핑요소(50)는 이를 2차펌핑요소(56)라 부르기로 한다. 이 실(20)에는, 도 3에 도시된 것과 같이, 4개의 1차펌핑요소(54)만을 갖고 2차펌핑요소는 갖지 않게 할 수도 있다. 이에 대해, 도 4에 도시된 실(120)은, 다음에 설명하는 바와 같이, 복수의 1차펌핑요소(154; 도 3과 같은)와 복수의 2차펌핑요소(156)를 함께 갖도록 할 수도 있다. 여기서, 1차펌핑요소(54, 154)의 기능은, 누출된 윤활제를 포착해서 이를 실(20)의 윤활제측(48)으로 이송하는 것이다. 한편, 2차펌핑요소(156)의 기능은, 다음에 설명하는 바와 같이, 1차펌핑요소(154)를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서 이를 1차펌핑요소(154)로 되돌려지도록 이송한 다음, 계속해서 윤활제측(48) 내부로 되돌려지도록 펌핑해서 이송하는 것이다.

각 단계의 펌핑요소(154, 156)는, 유효표면(36)을 따라 중앙개구부(32, 132) 의 내주면에 대칭적으로 형성된 동일한 펌핑요소(50)로 이루어지는 것이 바람직하다. 1차펌핑요소(54, 154)는, 2개의 펌핑요소(50, 150)가 중앙개구부(32, 132) 주위의 완전한 원(전체 내주면)보다 작은 범위에만 형성되어 상호 교차하도록 할 수가 있고, 필요에 따라서는 더 많은 수로 형성할 수도 있다. 이 경우, 1차펌핑요소(54, 154)의 수를 정할 때에 고려해야 할 요소의 하나로는, 실(20, 120)의 높이(축방향의 길이)와 샤프트(26)의 직경과의 관계이다. 2차펌핑요소(156)를 적용할 때에는 다음에 설명되는 바와 같이 임의로 선택할 수가 있는바, 즉 2차펌핑요소(156)가 사용되는 경우에는, 2차펌핑요소(156)의 수에는 상한이 없지만, 단지 1개의 2차펌핑요소(156)를 사용할 수도 있고, 그 경우에는 실(20, 120)의 높이를 작게 할 수도 있다.
또, 1차펌핑요소(54, 154)는, 그의 대부분이 유효표면(36)의 접촉부분(38) 내에(즉, 대부분이 유효표면(36)과 샤프트(26) 사이의 직접 접촉하는 영역 내에) 형성되는 것이 바람직하지만, 그의 일부분이 비접촉부분(40)에 형성될 수도 있다. 한편, 2차펌핑요소(156)는, 그의 대부분이 비접촉부분(40) 내에 (즉, 대부분이 유효표면(36)과 샤프트(26) 사이의 직접 접촉하지 않는 영역 내에) 형성되는 것이 바람직하지만, 접촉부분(38) 내에 그의 일부분이 형성될 수도 있다.

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또, 1차펌핑요소(54, 154)는 각각 그들의 높이(리브의 경우) 또는 단면적(홈의 경우)이 변화되도록 할 수가 있는바, 이들은 펌핑요소가 둑(52)에 근접해 있는 그들의 종단점(58, 158)에 가까워지면 단면적이 제로(0)가 되는 점차 축소되는 형상으로 한다. 이렇게 1차펌핑요소(54, 154)의 단면적을 축소되도록 하는 방법과 같이 변화되도록 하는 목적은, 종단점(58, 158) 부근에서 1차펌핑요소(54, 154) 내의 유체압력을 증가시키는 것이 바람직하기 때문이다. 이때, 윤활제가 종단점(58, 158)에 도달해서 만들어내는 최고압력은, 내부에 윤활제(오일)가 충전된 펌핑요소의 길이(홈의 길이, 또는 리브에 의해 형성된 사다리꼴 형상의 용적)에 따라 결정된다. 상기 최고압력이 실 가장자리부(44, 144)를 밀어올려 벌려주는 개구압력을 초과하면, 유효표면(36)의 접촉부분(38)의 실 가장자리부(44)와 둑(54)이 샤프트(26)로부터 떨어져 틈을 만들게 됨으로써, 1차펌핑요소(54, 154)에 의해 펌핑되고 있는 윤활제가 윤활제측(48) 내부로 되돌려질 수 있게 된다. 포착된 윤활제를 윤활제측(48) 내부로 되돌려지도록 펌핑하는 이와 같은 동작의 역학(力學)은, 누출되는 윤활제가 만들어내는 유량과, 홈이나 리브의 기하학적 형상, 실 가장자리부(44, 144)의 개구압력, 재료의 기억특성(記憶特性) 등을 포함하는 다수의 요인에 의해 결정된다. 이 경우에는, 2가지 기본적인 상태, 즉 정상상태와 역학적 상태를 상정(想定)할 수가 있다. 정상상태는 누출량과 펌핑 유량이 정적(靜的)으로 균형이 이루어졌을 때에 성립한다. 그 경우, 종단점(58)에 가장 가까운 유효표면(36)의 영역(둑(52) 및 실 가장자리부(44, 144))은, 1차펌핑요소(54, 154)에 의해 형성된 홈 내에서 항구적인 유체저항을 유지하기에 충분한 흐름 저항을 생성함에 과부족이 없을 정도로 연속적으로 열려져 있게 된다. 1차펌핑요소(54, 154) 내에 압력이 형성되어 있는 상태에서는, 종단점(58)에 근접한 실 가장자리부(44) 및 둑(52)이 샤프트(26)로부터 주기적으로 떨어지게 되어 홈의 저류부(貯溜部)가 비워지도록 해서, 포착한 윤활제를 윤활제측(48)으로 되돌아가게 한다. 이와 같은 구조의 이점은, 1차펌핑요소(54, 154)의 홈 내에 윤활제가 존재하는 한, 실 가장자리부(44, 154) 및 둑(52)을 밀봉하도록 윤활작용이 실현될 수 있다고 하는 점이다.

도 3은, 실의 유효표면상의 쌍방향 패턴의 제1실시형태를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 실의 유효표면(36)을 위쪽에서 샤프트의 축 중심선을 따라 일정 거리만큼 이동하면서 둘러본 상방형 패턴의 개략도인바, 실(20)의 유효표면(36) 상의 펌핑요소(50)의 쌍방향 패턴이 나타나 있다. 이 제1실시형태는, 펌핑요소(50)가 모두 복수의 1차펌핑요소(54)로 구성되어 있는 것으로, 각 1차펌핑요소(54)는 상호 동일하게 형성되고서 유효표면(36) 상에 상호 간에 대칭을 이루도록 배치되어 있다. 그리고, 각 1차펌핑요소(54)는, 좌우가 대칭으로 형성되고서 실 가장자리부(44)에 근접해서는 2개의 종단점(58)을 갖고 있는바, 이들 종단점(58)과 실 가장자리부(44) 사이에는 둑(52)이 위치하도록 되어 있다. 또, 제1실시형태에서는, 4개의 동일한 활 모양의 1차펌핑요소(54)를 갖고서, 이들 1차펌핑요소(54)은 각각 1개의 유도점(60) 양쪽에 대칭적으로 위치하는 2개의 종단점(58)을 갖도록 되어 있다. 상기 유도점(60)은, 펌핑요소(50)에서 실 가장자리부(44)로부터 가장 멀리 떨어진 부분에 해당한다. 상기 펌핑요소(50)의 유도점(60)과 종단점(58) 사이의 거리(도 3 ~ 7에서 반경방향)가 펌핑요소(50)의 피치(pitch)를 결정한다. 1차펌핑요소(54)에서는, 피치가 작을수록 종단점(58)에서의 유체압력은 높으나 유체의 축 추력(軸推力)은 낮아진다. 역으로, 피치가 클수록 종단점(58)에서의 유체압력은 낮고 유체의 축 추력은 높아진다. 따라서, 피치는 실 가장자리부(44)의 설계와, 재료의 특성과, 필요한 펌프 유량과의 상호작용에 기해 선택된다. 각 1차펌핑요소(54)는, 각 1개씩의 펌핑요소가, 유효표면(36) 상에 실 가장자리부(44)의 완전한 원주보다는 작은 범위에만 형성되도록 되어 있다. 즉, 각 1차펌핑요소(54)는, 실 가장자리부(44)를 통해 누출되는 윤활제가 유효표면(36)의 접촉부분(38)을 지나 퍼져나가기 전에 반드시 1개 또는 복수의 1차펌핑요소(54)와 마주치도록 배치된다. 그리고, 복수의 1차펌핑요소(54)는, 그들이 각기의 종단점(58) 사이에서 뻗고 있는 도중에 상호 간에 교차하는 교차부(交差部)를 갖도록 되어 있다. 따라서, 1차펌핑요소(54)의 내부에 포착되어 있는 윤활제는, 샤프트(26)와 실(20) 사이의 상대적인 회전의 회전방향에 따라 한쪽의 종단점(58) 쪽으로 보내지게 된다. 이때, 다른 1차펌핑요소(54)와 상호 교차하는 교차부를 거쳐 종단점(58)으로 윤활제가 원활하게 흐를 수 있도록 하기 위해, 이웃하는 펌핑요소(54) 사이의 교차각(α)은 0°보다는 훨씬 큰 예각(銳角)을 이루게 되어야 한다. 이렇게 1차펌핑요소(54)의 내부에 포착된 윤활제가 한쪽의 종단점(58)에 도달하면, 종단점(58) 내의 유체압력이 실(20)을 밀어올릴 수 있는 압력(실 가장자리부(44)와 둑(52)이 샤프트(26)에서 들려 떨어지게 하는 압력) 수준 이상의 수준으로 상승해서, 윤활제가 둑(52) 및 실 가장자리부(44)를 통과해서 윤활제측(48) 내로 유입되게 된다.

도 4는, 본 발명의 제2실시형태에 따른 실(120)에 사용되는 펌핑요소(150)의 쌍방향 펌핑요소 패턴을 도 3과 마찬가지 방법으로 나타낸 것이다. 제2실시형태에서는, 제1실시형태에서의 1차펌핑요소(54, 154)에 더해 이 차펌핑요소(54, 154)와 이어져 연통하는 2차펌핑요소(156)가 적용되고 있는바, 이 2차펌핑요소(156)는 1차펌핑요소(154)를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서 1차펌핑요소(154) 내로 되돌리거나, 또는 계속해서 윤활제측(48)으로 되돌리도록 펌핑작용을 하는 기능을 하게 된다. 즉, 2차펌핑요소(156)는, 그의 내부에 포착하고 있는 윤활제를 1차펌핑요소(154)의 유도점(160) 쪽으로 보내게 된다. 이렇게 2차펌필요소(156)에 의해 1차펌핑요소(154)의 유도점(160)으로 보내진 윤활제는, 샤프트(26)와 실(20)의 상대적인 회전에 의한 펌핑작용에 의해, 상대적인 회전방향을 따라 1차펌핑요소(154)의 종단점(158, 158) 중 어느 한쪽의 종단점(158)을 향해 흐르도록 한다. 이는 1단계 펌핑요소(154)의 유도점(160)이, 1차펌핑요소(154)의 양쪽 종단점(158, 158)의 사이에서는 실 가장자리부(144)로부터 가장 멀리 떨어진 부분(점)에서, 2차펌핑요소(156)에 포착된 윤활제가 상기 유도점(160)을 거쳐 종단점(158)으로 보내지기 때문이다. 여기서, 2차펌핑요소(156)의 수는, 제1실시형태와 같이 2차펌핑요소(156)를 구비하고 있지 않은 경우(0)로부터, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 다수의 2차펌핑요소(156)를 구비하는 경우까지 여러 가지로 될 수가 있는바, 사용될 수 있는 2차펌핑요소(156)의 수에 특별한 제한은 없다. 또, 도 4 및 그 이하의 도면에서는, 펌핑요소(150, 250,350, 450)를 각각 유효측면(36) 상에 형성되는 펌핑요소의 전부 또는 각각을 지칭하는 것으로 사용되고 있는바, 각 도면에서는 일괄하여 외부에서 화살표로 지시하고 있다.
2차펌핑요소(156)는 주로 유효표면(36)의 비접촉부분(40)에 형성되지만, 2차펌핑요소(156)의 일부분이 유효표면(36)의 접촉부분(38)에 형성될 수도 있다. 또, 2차펌핑요소(156)의 높이(리브의 경우) 또는 단면적(홈의 경우)은, 1차펌핑요소(154)와 같이 변화될 필요는 없고 전체적으로 균일한 높이 또는 단면적을 갖도록 할 수가 있다. 그러나, 필요한 경우에는, 2차펌핑요소(156)의 내부에서 유체압력이 바람직한 경사(傾斜)를 이루도록 하기 위해, 높이(리브의 경우) 또는 단면적(홈의 경우)이 변화되도록 구성할 수도 있다. 2차펌핑요소(156)에 의해 생성되는 펌핑력의 대부분은, 샤프트(26)와 실(20) 사이의 상대적인 회전에 의한 비윤활제측(46) 내의 공기의 이동에 의해 발생하게 된다. 이렇게 해서 2차펌핑요소(156)에 의해 만들어지는 펌핑유량은, 1차펌핑요소(154)에 의해 만들어지는 펌핑유량보다 작은바, 이는 2차펌핑요소(156)가 1차펌핑요소(154)에서 다시 누출되는 윤활제를 포착하기 때문이다.

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한편, 제2실시형태에서의 2차펌핑요소(156)는, 축방향으로 뻗은 복수의 축방향 펌핑요소(170)에 의해 상호 연결된 동심(同心)의 2개의 펌핑요소(164)를 포함하고 있다. 상기 축방향 펌핑요소(170)의 일부(몇 개)는 1차펌핑요소(154) 상의 유도점(160)과도 연통하도록 되어 있다. 이에 의해, 2차펌핑요소(156)가 1차펌핑요소(154)의 유도점(160)을 개재시켜 1차펌핑요소(154)와 연통하게 되어, 2차펌핑요소(156) 내에서 포착한 윤활제를 1차펌핑요소(154)로 되돌리는 경로가 이루어질 수 있게 된다.

도 5는, 본 발명의 제3실시형태에 따른 실(220)에 이용되는 펌핑요소(250)를 위한 쌍방향 펌핑요소 패턴을 나타낸 것으로, 앞의 실시예에서와 마찬가지 방법으로 나타낸 도면이다. 제3실시형태에서는, 제1 및 제2실시형태에서 사용된 것과 같은 1차펌핑요소(254)가 사용되고 있지만, 2차펌핑요소(256)는 다르게 되어 있다. 즉, 제3실시형태에서의 2차펌핑요소(256)는 활 모양을 한 것으로, 2개 세트의 특징적인 펌핑요소(268, 270)를 포함하도록 되어 있다. 즉, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)는, 근접해 있는 1차펌핑요소(254) 내의 근접해 있는 복수의 유도점(260) 사이에 배치되도록 형성되고서 이들 유도점(260)과 연통하도록 되어 있다. 한편, 2차펌핑요소(256)의 제2세트(270)는, 제1세트(268)의 상호 근접한 펌핑요소(250, 250)가 교차하는 유도점(272, 272) 사이에 배치되도록 형성되어 있다.

그리고, 2차펌핑요소(256)는 활 모양으로 형성되어 있어서, 그의 내부에 포착된 윤활제는 2차펌핑요소(256)의 제2세트(270)로부터 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)의 유도점(272)으로 흐르게 된다. 이어, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268) 내부의 윤활제는, 1차펌핑요소(254)의 유도점(260)으로 흐르고 나서 계속 그의 종단점(258)으로 흐르게 된다. 이때, 2차펌핑요소(256) 내의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)와 제2세트(270) 사이 및, 2단계 펌핑요소(256)의 제1세트(268)와 1차펌핑요소(254) 사이의 교차각(α)은 0°보다도 훨씬 큰 예각으로 되어야 한다. 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)와 제2세트(270) 사이의 교차각은, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)와 1차펌핑요소(254) 사이의 교차각과는 다르게 할 수도 있다.

이상과 같이 구성된 제3실시형태에서는, 1차펌핑요소(254)의 수가, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)와 제2세트(270)의 펌핑요소의 수를 결정하게 된다. 즉, 2차펌핑요소(256)의 제1세트(268)가, 서로 이웃하고 있는 1차펌핑요소(254)의 서로 이웃하고 있는 유도점(260) 사이에 배치되도록 형성되므로, 1차펌핑요소(254)의 수와 같은 수의 펌핑요소가 제2단계 펌핑요소(256)의 제1세트(268)에서 필요하게 된다. 마찬가지로, 2차펌핑요소(256)의 제2세트(270)가, 제1세트(268) 내의 이웃하고 있는 펌핑요소 상의 복수의 유도점(272) 사이에 배치되도록 형성된 상태이므로, 제2세트(270)의 펌핑요소의 수는 제1세트(268)의 펌핑요소의 수와 같아지게 된다.

도 6에는, 본 발명의 제4실시형태에 따른 실(320)에 이용되는 펌핑요소(350)를 위한 쌍방향의 펌핑요소 패턴이 나타나 있다. 제4실시형태에서는, 6개의 1차펌핑요소(354)가 이용되고 있는바, 각 1차펌핑요소(354)는 앞에서 설명한 각 실시형태보다도 실(320)의 유효표면(36)의 작은 부분에만 형성되어 있다. 그리고, 1차펌핑요소(354)끼리는 상호 교차하지 않는다. 제4실시형태가 제1, 제2 및 제3실시형태와 다른 점은, 1차펌핑요소(354)는 앞에서 설명한 제1, 제2 및 제3실시형태에서의 1차펌핑요소(154, 254)와 실질적으로 같게 되어 있지만, 2차펌핑요소(356)는 활 모양으로 형성되고서 3개 세트의 특징적인 2차펌핑요소(356)를 포함하고 있는 점이 다르다. 즉, 이 제4실시형태에서의 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368)는, 근접해 있는 1차펌핑요소(354) 내의 서로 이웃하고 있는 복수의 유도점(360) 사이에 형성되고서 이들 유도점(360)과 연통하도록 되어 있다. 한편, 2차펌핑요소(356)의 제2세트(370)는, 제1세트(368) 내의 서로 이웃하고 있는 펌핑요소의 사이에 형성되고서 서로 이웃하고 있는 유도점(372) 사이를 뻗어 형성되어 있다. 그리고, 2차펌핑요소(356)의 제3세트(371)가, 제2세트(370) 내의 서로 이웃하고 있는 펌핑요소가 교차하는 점으로서 서로 이웃하고 있는 복수의 유도점(372) 사이를 뻗어 형성되어 있다.

이와 같이 2차펌핑요소(356)가 활 모양으로 형성되어 있어서, 그 내부의 윤활제는 2차펌핑요소(356)의 제3세트(371)로부터 2차펌핑요소(356)의 제2세트(370) 상의 유도점(372)으로 흐르고, 이어 2차펌핑요소(356)의 제2세트(370)의 내의 윤활제는 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368) 상의 유도점(372)으로 흐르게 된다. 한편, 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368) 내의 윤활제는, 1차펌핑요소(354)의 유도점(360)으로 흐른 다음 종단점(358)으로 흐르게 된다. 여기서, 2차펌핑요소(356) 내의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해, 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368)와 제2세트(370)와 제3세트(371)의 각 사이 및, 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368)와 1차펌핑요소(354) 사이의 교차각(α)은 0°보다 훨씬 큰 예각으로 되는 것이 바람직하다. 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368)와 제2세트(370)와 제3세트(371) 사이의 교차각은 각각 서로 다르게 할 수가 있고, 또 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368)와 1차펌핑요소(354) 사이의 교차각과도 다르게 할 수가 있다.

이상과 같이 구성된 제4실시형태에서는, 1차펌핑요소(354)의 수에 따라, 2차펌핑요소(356)의 제1세트(368), 제2세트(370) 및 제3세트(371)의 펌핑요소의 수가 결정된다. 즉, 2차펌핑요소(356)의 각 세트(368, 370, 371)가, 서로 이웃하고 있는 1차펌핑요소(354) 또는 서로 이웃하고 있는 2차펌핑요소(356)의 서로 이웃하고 있는 유도점((372) 사이에 형성됨으로써, 1차펌핑요소(354)의 수와 같은 수의 펌핑요소가 2차펌핑요소(356)의 각 세트(368, 370, 371)에서 필요하기 때문이다.

도 7에는, 본 발명의 제5실시형태에 따른 실(420)에 이용되는 펌핑요소(450)의 쌍방향 펌핑요소 패턴이 나타나 있다. 제5실시형태는, 제3실시형태와 대체로 마찬가지이지만, 다른 점으로는 2차펌핑요소(456)의 제2세트(470)가 개방 단부(474)를 갖고 거기에는 유도점이 없다고 하는 점이다. 2차펌핑요소(456)의 제1세트(468) 및 제2세트(470)는, 본질적으로 활 모양으로 형성되고서 상호 대칭을 이루는 형상으로 되어 있다. 따라서, 샤프트(26)와 실(20) 사이의 상대적인 회전에 의해, 제1세트(468) 및 제2세트(470) 내의 윤활제를 1차펌핑요소(454) 쪽으로 이송하도록 한다. 또, 제3실시형태와 마찬가지로, 2차펌핑요소(456)의 제2세트(470) 내의 윤활제는 2차펌핑요소(456)의 제1세트(468)의 유도점(472) 쪽으로 보내지게 된다. 그리고, 2차펌핑요소(456)의 제1세트(468) 내의 윤활제는, 1차펌핑요소(454)의 유도점(460) 쪽으로 이동한 다음 종단점(458)을 거쳐 실(420)의 윤활제측(48)의 내부로 이동하게 된다. 2차펌핑요소(456)의 제2세트(470)의 개방 단부(474)는 그의 내부의 윤활제 중 일부를 놓치는 경우가 있다. 따라서, 제5실시형태에서는, 제2, 제3 및 제4실시형태의 모든 이점이 실현되지 못하는 경우가 있다.

도 8a 및 8b에는, 각각 2차펌핑요소(556)와, 다른 2차펌핑요소(556) 및/또는 1차펌핑요소(554)와의 상호 연결을 위한 대체적(代替的)인 배치가 나타내어져 있다. 앞에서 설명한 실시형태에서는, 펌핑요소끼리의 교차부는 결과적으로 하나의 펌핑요소의 종단점이, 포착한 윤활제를 내부 쪽으로 보내는 펌핑요소의 유도점에 대응하는 것으로 되어 있었다. 도 8a에 도시되어 있는 실시형태에서는, 2차펌핑요소(556)를 각각의 유도점(560, 572) 이외의 위치에서 1차펌핑요소(554) 및/또는 2차펌핑요소(556) 내의 폐쇄부와 상호 연결되는 종단점(580)을 갖고 있는 것으로 되어 있다. 이들 대체적인 실시형태에서는, 2차펌핑요소(556) 내의 윤활제가 1차펌핑요소(554)로, 또는 후에 1차펌핑요소(554)로 이송되도록 2차펌핑요소(556) 내의 다른 폐쇄부로 이송된다. 여기서도, 여러 가지 펌핑요소 사이의 원활한 윤활제의 이송을 촉진하기 위해, 교차각(α)이 0°보다도 훨씬 큰 예각이어야 한다.

도 8b에는, 2차펌핑요소(556')와 다른 2차펌핑요소(556') 또는 1차펌핑요소(554')와 상호 접속된 두 번째의 대체적(代替的)인 구성이 나타나 있다. 이 대체적 배치에서는, 2차펌핑요소(556')는, 각 유도점(560', 572') 이외의 위치에서 1차펌핑요소(554') 또는 2차펌핑요소(556') 내의 폐쇄부와 상호 연결되는 종단점(580')을 갖고 있다. 그리고, 2차펌핑요소(556')는 종단점(580')에 못 미치는 곳의 교차부(582')에서 서로와 교차하게 된다. 2차펌핑요소(556') 내에 포착된 윤활제는 1차펌핑요소(554')로 이송되거나, 또는 다음에 1차펌핑요소(554')로 이송되도록 2차펌핑요소(556') 내의 다른 폐쇄부로 이송된다. 펌핑요소(550')들 사이의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해서는 교차각(α)이 0°보다도 훨씬 큰 예각이어야 한다. 도 8a 및 8b 에 도시되어 있는 펌핑요소(550, 550')의 대체적 구성은, 그 전체를 이용할 수도 있고, 여러 가지 실시형태와 함께 부분적으로 이용할 수도 있다.

도 9에는, 본 발명의 제6실시형태에 따른 실(620)에 이용되는 펌핑요소(650)의 쌍방향의 펌핑요소 패턴이 나타나 있다. 제6실시형태에서는, 1차펌핑요소(654)만 이용된다. 1차펌핑요소(654)는, 둑(652) 및 실 가장자리부(644)에 근접한 종단점(658)으로부터 개방 단부(676)로 뻗은 나선모양 또는 소용돌이 형상으로 형성된 복수의 펌핑요소를 포함하고 있다. 1차펌핑요소(654)는, 종단점(658)으로부터 개방 단부(676)로 뻗을 때에 중앙개구부(632)의 원주면 전체보다도 작은 범위 또는 큰 범위로 형성될 수가 있다. 1차펌핑요소(654)의 반(半)은 중앙개구부(632) 주위를 시계방향으로 회전하고, 1차펌핑요소(654)의 다른 쪽 반은 반시계방향으로 회전하도록 형성됨으로서 1차펌핑요소(654) 내의 윤활제를 쌍방향으로 펌핑할 수 있게 된다. 1차펌핑요소(654)가 상호 교차하는 각도(α)는, 교차부를 일직선으로 통과하는 유체 이송을 촉진하도록 0°보다도 훨씬 큰 예각이어야 한다. 1차펌핑요소(654)가 종단점(658)에 가까워짐에 따라 높이(리브의 경우) 또는 단면적(홈의 경우)이 0°가까이 축소되어 가는 것이 바람직하다. 이에 의해, 윤활제가 종단점(658)에 가까워짐에 따라 유체압력이 커져 둑(652) 및 실 가장자리부(644)를 들어올리는 것과 윤활제를 윤활제측(648)으로 되돌리는 것이 촉진된다. 여기서도, 개방 단부(676)를 사용함으로써, 윤활제의 일부가 도망가는 경우가 있게 된다. 따라서, 다른 실시형태 중의 몇 가지의 이점이 모두 제5실시형태에서 실현되지 않는 경우가 있다.

본 발명의 원리에 따른 실(20)은, 다양한 재료조성으로 만들어질 수가 있다. 예컨대 이 동적 실은, 플라스틱, 고무, 또는 PTFE, TPE(열가소성 엘라스토머), TPV(열가소성 가류제), 그 중에서도 특허문헌 1에 기재되어 있는 조성으로 된 플루로프렌(등록상표; Flouroprene^TM) 재료와 같이 알려져 있는 다양한 엘라스토머 중의 임의의 것으로 만들어질 수가 있다.

따라서, 펌핑요소에 쌍방향의 패턴 중 1가지를 사용한 실은, 실 가장자리부를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서, 그 윤활제를 실의 윤활제측으로 되돌리게 된다. 또, 대칭형 펌핑요소를 사용함으로써, 실과 샤프트 사이의 상대적 회전의 방향에 관계없이 실질적으로 같은 펌핑능력이 실현될 수 있게 된다. 그리고, 둑이 이용됨으로써, 실의 윤활제측 내부로 윤활제가 되돌려질 때마다 둑이 접촉하는 부분의 윤활화가 가능해진다. 한편, 2차펌핑요소를 사용하게 됨으로써, 윤활제가 1차펌핑요소를 통과해서 누출되는 경우에도 추가적인 실의 밀봉성능이 실현될 수 있게 된다.

본 발명을 구체적인 실시형태를 들고서 이상과 같이 설명하였으나, 이들 실시형태는 예시적인 것에 지나지 않고, 설명된 실시형태로부터 변형시켜 실시한 실시형태도 본 발명의 범위에 들어가게 됨은 물론이다. 예컨대, 여러 가지 펌핑요소의 활 모양은 도시된 것과 다를 수도 있다. 그리고, 이 활 모양은, 펌핑요소가 유효표면을 따라 형성될 때에 변형될 수도 있어서, 일정하게 활 모양으로 되어 있을 필요는 없다. 그리고, 펌핑요소는, 도시된 것보다 크거나 또는 작은 범위에서 중앙개구부의 주위에 형성되도록 할 수가 있다. 또, 각 단계를 형성하는 펌핑요소의 수는, 여기에 나타내어져 있는 것과는 다를 수도 있다. 따라서, 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 들어가는 것으로, 그와 같은 변형된 형태는 본 발명의 기술사상 및 범위를 벗어난 것으로는 되지 않는다.

Claims (32)

1. 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실(120, 220, 320, 420, 620)로서,

   윤활제측(48)과,

   비윤활제측(46)과,

   상기 비윤활제측(46)과 연통하는 유효표면(36) 및 이 유효표면(36)의 단부인 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)를 갖되, 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)는 상기 윤활제측(48)에 면하면서 회전샤프트(26)가 내부에 삽입되어 배치할 수 있는 중앙개구부(32, 132, 232, 332, 432)를 획정하고, 상기 유효표면(36)은 상기 중앙개구부(32, 132, 232, 332, 432) 내에 배치된 샤프트(26)와 접촉해서 샤프트(26)에 대해 밀봉을 하도록 동작하는 밀봉부재(34)와,

   상기 밀봉부재(34)의 유효표면(36)을 따라 형성되고서 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)에 이르기 전에 종료되고, 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)와의 사이에 정적인 둑(152, 252, 352, 452)을 구비하는 복수의 펌핑요소(150, 250, 350, 450)로 이루어지되, 이들 펌핑요소(150, 250, 350, 450)가 각각 상기 둑(152, 252, 352, 452)에 근접한 각기 1쌍의 종단점(158, 158, 258, 358, 458)과 상기 펌핑요소에서 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)로부터 가장 멀리 떨어진 위치의 유도점(160, 260, 360, 460)을 갖춤과 더불어, 적어도 2개의 펌핑요소가 상호 교차하고, 상기 유효표면(36)과 상기 중앙개구부(132, 232, 332, 432) 내에 배치된 샤프트(26)와의 쌍방향 어느 쪽으로의 상대적인 회전에 의해 회전방향과 관계없이 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서, 포착한 윤활제를 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444) 쪽으로 상기 둑(152, 252, 352, 452, 652)을 통과해서 윤활제측(48) 내로 되돌려지게 펌핑하도록 작용하는 복수의 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)와,

   상기 유효표면(36)에 형성된 복수의 펌핑요소로 이루어지되, 이들 복수의 펌핑요소와 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444) 사이에 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)가 배치되도록 형성되어, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)를 통과해서 누출되는 윤활제를 포착해서, 포착한 윤활제를 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)의 상기 유도점(160, 260, 360, 460) 쪽으로 이송하도록 작용하는 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)를 구비하고 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
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11. 제1항에 있어서, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)는, 펌핑요소가 상기 둑에 가까워질수록 단면적이 축소되도록 되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
12. 제1항에 있어서, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)와 상기 2차펌핑요소(156)가 홈으로 형성되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
13. 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실(120, 220, 320, 420, 620)로서,

    샤프트(26)와 접촉해서 샤프트(26)에 대해 밀봉상태가 이루어지도록 하는 유효표면(36)과,

    샤프트(26)를 수용하는 중앙개구부(32, 132, 232, 332, 432)를 획정하는 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)와,

    상기 유효표면(36) 상에 형성되고서 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)를 통과해서 누출하는 윤활제를 포착하여, 포착한 윤활제를 윤활제측(48)으로 펌핑하도록 작용하는 쌍방향 펌핑요소 패턴을 구비하되,

    이 쌍방향 펌핑요소 패턴이,

    (i) 상기 유효표면(36)에 형성되고서, 포착한 윤활제를 상기 윤활제측(48)으로 펌핑하도록 동작할 수 있는 복수의 펌핑요소(150, 250, 350, 450)로 이루어지되, 각 펌핑요소(150, 250, 350, 450)가, 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)에 근접한 1쌍의 종단점(158, 258, 358, 458)과 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)로부터 가장 멀리 떨어진 유도점(160, 260, 360, 460)을 갖고 있는 복수의 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)와,

    (ii) 상기 유효표면(36)에 형성된 복수의 펌핑요소(150, 250, 350, 450)로 이루어지되, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)가 상기 펌핑요소(150, 250, 350, 450)와 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444) 사이에 위치하여, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)를 통과해서 누출하는 윤활제를 포착해서, 포착한 윤활제를 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454) 쪽으로 이송하도록 동작하는 복수의 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)로 이루어지고서,

    상기 복수의 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454) 각각이, 활 모양이면서 대칭형으로 형성되고서 적어도 2개의 다른 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)와 교차하고,

    상기 복수의 2차펌핑요소(156)의 제1세트(268, 368, 468) 내의 각 펌핑요소(150, 250, 350, 450)가 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454) 중 2개에서의 유도점(160, 260, 360, 460) 사이에 형성되어, 포착한 윤활제를 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)의 상기 유도점(160, 260, 360, 460) 쪽으로 이송하도록 된, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
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15. 제13항에 있어서, 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)의 제2세트(270, 370, 470) 내의 각 펌핑요소(250, 350, 450)가, 상기 제1세트(268, 368, 468) 내의 상기 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456) 중의 1개의 유도점(272, 372, 472)과 연통하도록 되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
16. 제15항에 있어서, 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)의 상기 제2세트(270, 370, 470) 내의 각 펌핑요소(250, 350, 450)가, 상기 제1세트(268, 368, 468) 내의 2개의 서로 이웃하는 펌핑요소(250, 350, 450)의 서로 이웃하는 유도점(272, 372, 472)과 연통하도록 되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
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20. 제13항에 있어서, 적어도 1개의 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)가 적어도 1개의 다른 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)와 교차하도록 된, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
21. 제13항에 있어서, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)는, 각각 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444)의 바로 앞에서 종료하고, 각 펌핑요소의 종단점(158, 258, 358, 458)과 상기 실 가장자리부(144, 244, 344, 444) 사이에는 둑(152, 252, 352, 452, 652)이 형성되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
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23. 제13항에 있어서, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)와 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)가 홈으로 되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
24. 제13항에 있어서, 상기 2차펌핑요소(156)가, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)를 에워싸는 적어도 1개의 환상의 펌핑요소(164) 및, 상기 환상의 펌핑요소(164)와 상기 유도점(160) 사이를 뻗어 형성되고서, 이들 펌핑요소(164) 및 유도점(160)과 연통하도록 곧게 뻗어 형성된 복수의 펌핑요소(170)를 포함하고 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
25. 제13항에 있어서, 각 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)의 대부분이, 샤프트(26)와 접촉하는 상기 유효표면(36) 중 접촉부분(38)에 형성되어 있고, 각 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)의 대부분이, 상기 샤프트(26)로부터 떨어져 있는 상기 유효표면(36)의 비접촉부분(40)에 형성되어 있는, 쌍방향의 동적 실.
26. 제13항에서, 상기 1차펌핑요소(154, 254, 354, 454)는, 상기 유도점(160, 260, 360, 460)과 상기 종단점(158, 258, 358, 458) 사이에서 종단점(158, 258, 358, 458)으로 갈수록 점차적으로 단면적이 축소되는 한편, 상기 2차펌핑요소(156, 256, 356, 456)는 균일한 단면적을 갖도록 되어 있는, 쌍방향 펌핑요소 패턴을 가진 동적 실.
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