KR101356459B1

KR101356459B1 - 회전축 시일

Info

Publication number: KR101356459B1
Application number: KR1020070047048A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 아시다; 히로노리 오이다
Original assignee: 미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2014-02-03
Also published as: EP1944534A1; JP5100128B2; CN101225880A; KR20080067270A; US7780172B2; EP1944534B1; JP2008169958A; CN101225880B; US20080169613A1

Abstract

종래의 회전축 시일의 부품수를 늘리지 않고, 회전축 시일과의 접촉면압을 저감하여, 미끄럼 접촉면으로의 윤활유의 취입을 도모하여, 내구성을 향상시킨 회전축 시일을 제공한다.

립부(3)의 자유상태의 단면 형상이 서포트 도구(4)로 떠받쳐진 영역(Z)에서 최대 두께부(7)를 갖는 테이퍼진 사다리꼴 형상이다.

립부, 립 선단부, 최대 두께부, 스트레이트부, 서포트 도구, 저압측 배면, 고압측 배면, 둥근 링형상 단면

Description

회전축 시일{ROTATION SHAFT SEAL}

도 1은 본 발명의 실시의 1형태를 도시하는 주요부의 단면도이다.

도 2는 치수와 형상을 설명하기 위한 주요부 단면 설명도이다.

도 3은 치수와 형상을 설명하기 위한 주요부 단면 설명도이다.

도 4는 본 발명의 실시품과 종래품을 비교설명하기 위한 수압(受壓)상태의 주요부 단면 설명도이다.

도 5는 접촉면압의 그래프 도면이다.

도 6은 종래예를 도시하는 절반 단면도이다.

(부호의 설명)

1 하우징 2 회전축

3 립부 3a 저압측 배면

4 서포트 도구 7 최대 두께부

8 립 최선단 9 립 선단부

9a 저압측 배면 9b 고압측 구배면

10 스트레이트부 11 모서리부

14 고압측 최선단 18 둥근 링형상 단면

20 분포곡선 30 고압측

40 저압측 α 배면 경사각도

β 수압측 경사각도 γ 단면 경사각도

G 간극 치수 L 축심

W₁ 폭 치수 W₂ 최대 두께 치수

Z 떠받쳐진 영역 P 접촉면압

P₀ 피크 M 축심방향 중앙

본 발명은 회전축 시일에 관한 것으로, 특히 카 에어콘용 컴프레서 등에서의 고압 유체를 밀봉하는데 사용되는 회전축 시일에 관한 것이다.

종래의 이 종류의 회전축 시일로서는, 도 6에 도시하는 바와 같은 구조의 것이 알려져 있다. 즉, PTFE 등의 시일 엘리먼트(33, 34)와 고무제 립(35)을, 아우터 케이스(36)와 서포트 도구(37)와 이너 케이스(38…)로 조립한 것이, 널리 알려져 있다.(예를 들면 특허문헌 1 참조)

특허문헌 1 일본특허 제3346743호 공보

그러나, 종래의 도 6에 도시한 바와 같은 회전축 시일에서는, 예를 들면 최근의 컴프레서의 냉매로서 CO₂ 등을 사용하여 고압화가 진행되어 가면, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 고무제 립(35)이 회전축(2)에 접하는 접촉면압(P)이 과대하게 되어, 마모가 조기에 진행되어, 밀봉할 유체의 외부 누설이 생긴다. 즉, 종래의 고무제 립(35)은 최선단(35a)까지 대략 동일한 두께 치수(W4)이며, 도 4(b)에 도시한 고압유체의 수압(受壓)상태하에서, 회전축(2)에 대해, 가파른 산형의 접촉면압 분포를 가지고 가압되어, 내구성의 면에서 문제를 생기게 한다.

그래서, 본 발명은, 구성되는 부품수를 그대로 유지하면서, 접촉면압을 저감하여, 미끄럼 운동면에 윤활유가 취입되어, 마모가 발생하기 어렵고, 장기간에 걸쳐 우수한 실링성(밀봉성)을 발휘할 수 있는 회전축 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 회전축 시일은 하우징과 회전축 사이에 개재되어, 이 회전축에 미끄럼 접촉하는 고무제 립부 및 이 립부를 저압측 배면에서 떠받치는 서포트 도구를 구비한 회전축 시일에 있어서, 상기 립부의 자유상태의 단면 형상이, 상기 서포트 도구로 떠받쳐진 영역에서 최대 두께부를 가짐과 동시에 이 최대 두께부로부터 립 최선단을 향하여 점차로 얇아지는 테이퍼 형상의 립 선단부를 구비하고, 이 립 선단부의 저압측 배면이 상기 회전축의 축심에 대해 이루는 배면 경사각도를 α라고 하고 이 립 선단부의 고압측 구배면이 상기 축심에 대해 이루는 수압측 경사각도를 β라고 하면, 15°≤α≤30° 또한 1.7≤β/α≤3.5로 표시되는 관계식이 성립하고, 또한, 상기 립 선단부가 상기 회전축에 접촉한 수압상태하에서 접촉면압의 분포곡선이 구릉형이고 피크의 위치가 축심방향 중앙보다도 저압측에 편재(偏在)하도록 구성한 것이다.

또, 상기 립 최선단이 고압측으로의 직경확장 구배면 형상인 둥근 링형상 단면으로 구성되고, 단면 형상에서 이 둥근 링형상 단면이 상기 회전축의 축심과 이루는 단면 경사각도를 γ라고 하면, 60°≤γ≤ 90°인 관계식이 성립하도록 구성했다.

또, 상기 둥근 링형상 단면의 폭 치수를 0.5mm∼1.5mm로 설정한 것이다.

또, 상기 배면경사각도 α와 상기 수압측 경사각도 β 사이에, 2.0≤β/α≤2.5인 관계식이 성립하도록 했다.

또, 상기 립부의 상기 최대 두께부는 자유상태의 단면 형상이 스트레이트 형상인 상기 고압측 구배면과, 상기 축심과 평행한 형상의 원통형 외면 형상 스트레이트부가 교차하는 모서리부의 위치에 존재하고, 또한, 이 모서리부의 위치는 상기 서포트 도구의 고압측 최선단보다도 고압측에 배열 설치되어 있다.

또, 상기 서포트 도구의 고압측 최선단과 상기 회전축의 외주면과의 간극 치수를 0.1mm∼0.15mm로 설정했다.

또, 상기 둥근 링형상 단면의 폭 치수를 W₁이라고 하고, 상기 서포트 도구의 고압측 최선단과, 상기 회전축의 외주면과의 간극 치수를 G라고 했을 때, 3≤W₁/G≤15인 관계식이 성립하도록 한 것이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 도시의 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1∼도 3 및 도 4(a)는 본 발명에 따른 회전축 시일의 실시의 1형태를 도시하고, 하우징(1)과 회전축(2) 사이에 개재되어, 회전축(2)에 미끄럼 접촉하는 고무제 립부(3) 및 이 립부(3)를 저압측 배면(3a)에서 떠받치는 서포트 도구(4)와, 상기 고무제 립부(3)를 가열부착이나 접착이나 융착 등으로 일체화 하여 유지하는 금속제 아우터 케이스(5), 및, (도 1과 도 2에서는 도시는 생략했지만, 종래예의 도 6을 참조하면 명확한 바와 같이) 펌핑작용을 하는(1장 내지 복수장의) PTFE제 시일 엘리먼트, 나아가서는, 아우터 케이스(5)의 고압측 내측 플랜지부(5a)와 도시되지 않은 저압측 내측 플랜지부 사이에 끼워 설치되어서 서포트 도구(4)와 시일 엘리먼트를 유지하는 금속제 등의 이너 케이스 등으로써, 회전축 시일이 구성된다. 또한, 아우터 케이스(5)의 원통부 외주면에는, 상기 고무제 립부(3)로부터 연속된 형태로 고무재를 피복 형성하여, 하우징(1)의 내주면에 탄성변형시키면서 끼워 부착시켜서, 밀봉상태를 유지한다.

본 발명은 회전축 시일의 립부(3)와 서포트 도구(4)의 최대의 특징을 갖고 있으므로, 그 이외의 구성은 종래부터 공지인 여러 구조의 것(도 6 참조)을 자유롭게 적용할 수 있으며, 도 1∼도 4(a)에도, 도시를 생략한다.

도 1∼도 4(a)에서, 도면의 우측은 고압측(30)이며, 좌측은 대기 등의 저압측(40)이다. 고압측(30)에는 CO₂ 등의 냉매와 윤활유 등의 유체가 수납된다.

도 1∼도 3에서는, 자유상태를 실선으로 도시한다. 즉 회전축 시일을 하우징(1)과 회전축(2) 사이에 장착하기 이전의 자유상태를 나타내고, 립부(3)는 이 자 유상태에서, 서포트 도구로 떠받쳐진 영역(Z)에서, 최대 두께 치수(W₂)의 최대 두께부(7)를 갖는다. 도 1과 도 3과 도 4에서, 이 최대 두께부(7)를 점선으로 나타냈다.

그리고, 자유상태하에서, 립부(3)는 최대 두께부(7)로부터 립 최선단(8)을 향하여 점차로 얇아지는(두께가 감소하는) 테이퍼 형상의(대략 사다리꼴 형상의) 립 선단부(9)를 구비하고 있다.

그리고, 립 선단부(9)의 저압측 배면(9a)이 회전축(2)의 축심(L)에 대해 이루는 배면 경사각도를 α라고 하고, 립 선단부(9)의 고압측 구배면(9b)이 상기 축심(L)에 대해 이루는 수압측 경사각도를 β라고 하면, 양 각도 α, β 사이에는, 다음 관계식이 성립하도록, 각 각도 α, β를 설정한다. 즉, 15°≤α≤30° 또한 1.7≤β/α≤3.5로 한다.

특히, 바람직한 것은 20°≤α≤30°로, 또 2.0≤β/α≤2.5로 하는 것이다.

또, 립 최선단(8)은 고압측(30)으로의 직경확장 구배면 형상인 둥근 링형상 단면(18)으로 구성된다. 즉, 축심(L)과 평행한 방향으로 보아, 단면(18)은 둥근 링형상으로 보이고, 그 폭 치수(W₁)는 0.5mm∼1.5mm로 설정한다.(또한, 회전축(2)의 외경 치수는 약 5mm∼15mm의 경우로 한다.)

게다가, 립 최선단(8)을 형성하는 둥근 링형상 단면(18)이 회전축(2)의 축심(L)과 이루는 단면 경사각도를 γ라고 하면, 60°≤γ≤90°인 관계식을 성립하도록 설정한다.

도 1∼도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 립부(3)의 최대 두께부(7)는 자유상태의 단면 형상이 스트레이트 형상인 고압측 구배면(9b)과 축심(L)과 평행한 모양의 원통형 외면형상 스트레이트부(10)가 교차하는 모서리부(11)의 위치에 (대응하여고) 존재하고 있다. 게다가, 이 모서리부(11)는 작은 곡률 반경의 라운드 모따기를 부가형성 하는 것도 가능하며, 이 모서리부(11)의 축심방향의 위치는 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)보다도 고압측(30)에 배열 설치되어 있다.

서포트 도구(4)는 대략 L자 모양 단면형상을 갖고, 구체적으로는, 축심(L)과 직교면 모양의 직교 벽부(15)와, 그 내단을 고압측(30)으로 대략 90°구부린 원통벽부(16)와, 이 원통벽부(16)의 고압측 단부를 고압측으로 완만하게 직경 축소하면서 연신하여 형성시킨 (원호 형상 단면의) 떠받침 벽부(17)로 이루어진다. 떠받침 벽부(17)는 외경방향으로 볼록한 모양으로 완만한 원호 형상으로 만곡된 원호 형상 단면이며, 최선단(14)에서, 축심(L)과 평행한 방향으로 측량하여, 0.1mm 이상의 간극 치수(H)를 가지고, 립 선단부(9)의 배면(9a)과 (자유상태하에서) 따로 떨어져 있다. 또한, 이 간극 치수(H)로서는 0.1mm∼0.5mm가 바람직하다.

또, 원통벽부(16)와 떠받침 벽부(17)의 경계 근방에 (초승달 모양) 간극부(19)가 배면(3a, 9a) 사이에 형성된 경우를 도시했지만, 이 간극부(19)의 존재에 의해, 후술의 도 4(a)에 도시하는 접촉면압(P)을 약간 저감할 수 있는 이점이 있다. 또한, 소망에 따라 이 간극부(19)를 생략해도(생기지 않도록 해도) 된다.

상기의 스트레이트부(10)는 서포트 도구(4)의 원통벽부(16)를 피복하는 립부(3)의 기부의 원통벽의 외경 치수를 대략 일정하게 유지한 채, 고압측(30)으로 연신함으로써 형성되고, 이 스트레이트부(10)는 대략 일정한 외경 치수인 채로, 모서리부(11)에 이른다. 즉, 도시는 생략했지만, 본 발명에서, 축심(L)과 평행한 모양의 원통형 외면형상 스트레이트부(10)는 ±5° 이내의 미소 각도로 축심(L)과 약간 경사져 있는 경우도 포함하고, 따라서, 스트레이트부(10)의 외경 치수는 고압측(30)으로 완만하게 증가(또는 감소)하는 경우를 포함하는 것으로 정의한다.

그리고, 도시예에서는, 서포트 도구(4)의 최선단(14)은 회전축(2)의 외주면과 평행한 내주면 형상으로 절삭이나 프레스가공 등으로 형성되고, 그 내주면(14a)과 시일 장착상태하에서의 회전축(2)의 외주면과의 간극 치수를 G라고 하면, 0.1mm≤G≤0.15mm로 설정한다. 게다가, 이 간극 치수(G)와 전술의 둥근 링형상 단면(18)의 폭 치수(W₁) 사이에는, 다음 관계식이 성립한다. 즉, 3≤W₁/G≤15인는 관계식이 성립하고 있다.

그리고, 도 2에 있어서, 최대 두께부(7)의 최대 두께 치수(W₂)는 립 최선단(8)(둥근 링형상 단면(18))의 폭 치수의 2.0배∼4.0배로 충분히 크게 설정한다. 바람직하게는, 2.5배∼3.5배로 한다. 관계식으로 나타내면, 이하와 같다.

2.0≤W₂/W₁≤4.0, 바람직하게는, 2.5≤W₂/W₁≤3.5로 한다.

도면으로부터 명확한 바와 같이, 립 최선단(8)(둥근 링형상 단면(18))의 외주 끝가장자리로부터, 모서리부(11)까지는, 구부러짐이 없고, 스트레이트 형상의 구배면(9b)이 형성되어 있는 점이, 본 발명의 특징점의 하나라고 할 수 있다.

또, 도 3에 도시하는 바와 같이, 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)의 외 면에 접하는 접선이 축심(L)과 이루는 경사각도(θ)는 90° 미만으로 설정하지만, 바람직한 것은, 20°≤θ≤60°이다.

또한, 서포트 도구(4)는 금속 또는 경질 합성수지로 한다. 또한, 립 선단부(9)의 고압측 구배부(9b)의 경사각도(β)로서는 50°∼80°의 범위로 설정한다.

다음에 도 4(a), 4(b)는 압력부하 시(장착 수압상태)에서의 본 발명 실시품과 종래품을 비교하기 위한 FEM 해석결과의 도면이다. 그리고, 도 5는 도 4(a), 4(b)의 접촉면압(P)의 분포를 상세하게 도시한 도면이다.(또한, 도 5와, 도 4의 접촉면압의 그래프 도면은 상하 반전하여 그려져 있다.)

본 발명 실시품에서는, 립 선단부(9)가 회전축(2)에 접촉하여, 도 2의 배면 경사각도(α)는 영(0°)으로 변화하고 있음과 동시에, 접촉면압(P)의 분포곡선(20)이 구릉형(완만한 산형)이고, 별표로 나타내는 피크(정상부)(P₀)의 위치가 (축심방향의 ) 접촉범위(E)의 축심방향 중앙(M)보다도 저압측(40)에 편재한다.

이에 반해, 종래품에서는, 도 4(b) 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 대략 균등한 두께 치수(W₄)이고, 접촉면압(P)의 분포곡선(31)이 가파른 산형이고, 별 모양으로 나타내는 피크(정상부)(P₀')의 위치가 접촉범위(E)의 축심방향 중앙(N)보다도 고압측(30)에 편재한다.

또한, 본 발명의 실시품과 종래품에서의 FEM 해석에 의하면, 본 발명의 실시품은 종래품보다도 최대 접촉면압(피크 P₀, P₀'의 면압)을 약 25%나 저감할 수 있다. 이것에 의해, 본원 발명의 것은 국부적 마모를 방지할 수 있다. 또, 종래품 의 접촉면압 분포곡선(31)이 (가파른) 산형인 것에 반해, 본원 발명의 실시품에서는 구릉형( 완만한 산형)의 접촉면압 분포곡선(20)을 나타내고 있으므로, 립 선단부(9)와 회전축(2) 사이에 윤활유가 침입하기 쉽고, 이것에 의해, 립 선단부(9)의 미끄럼 접촉부의 마모를 방지할 수 있어, 내구성이 향상된다.

또한, 종래품에서는 피크(P₀')가 접촉범위(E)의 축심방향 중앙(N)보다도 고압측(30)에 편재하여, 윤활유가 취입되지 않아, 국부적 마모(도려내는 것과 같은 마모)를 일으키기 쉬운 것에 반해, 본 발명 실시품에서는 접촉범위(E)의 축심방향 중앙(M)에 가까운 위치에서, 또한, 저압측(40)에 피크(P₀)가 있어, 극단적으로 치우친 마모나 국부적 마모의 발생을 방지할 수 있다. 바꿔 말하면, 도 4 및 도 5로부터, 본원 발명에 따른 회전축 시일은 전술의 구성에 의해, 최대 접촉면압(피크면압(P₀))을 낮출 수 있고, 또한, 윤활유가 고압측(30)으로부터 회전축 미끄럼 접촉 부위에 취입되기 쉬워(침입하기 쉬워), 립 선단부(9)의 마모를 현저하게 저감하여, 장수명화(내구성 향상)를 도모할 수 있다. 따라서, 카 에어콘의 컴프레서의 회전축 시일에 있어서, 최근의 냉매의 고압화의 요망에, 본원 발명은 충분히 부응할 수 있고, 특히 CO₂ 냉매를 사용하는 컴프레서에 있어서, 장기 사용할 수 있는 실링성 및 장수명을 발휘한다.

본원 발명은, 전술한 바와 같이, 하우징(1)과 회전축(2) 사이에 개재되어, 회전축(2)에 미끄럼 접촉하는 고무제 립부(3) 및 립부(3)를 저압측 배면(3a)에서 떠받치는 서포트 도구(4)를 구비한 회전축 시일에 있어서, 립부(3)의 자유상태의 단면 형상이, 서포트 도구(4)로 떠받쳐진 영역(Z)에서 최대 두께부(7)를 가짐과 동시에 최대 두께부(7)로부터 립 최선단(8)을 향해서 점차로 얇아지는 테이퍼 형상의 립 선단부(9)를 구비하고, 립 선단부(9)의 저압측 배면(9a)이 회전축(2)의 축심(L)에 대해 이루는 배면 경사각도를 α라고 하고 립 선단부(9)의 고압측 구배면(9b)이 축심(L)에 대해 이루는 수압측 경사각도를 β라고 하면, 15°≤α≤30°또한 1.7≤β/α≤3.5로 표시되는 관계식이 성립하고, 또한, 립 선단부(9)가 회전축(2)에 접촉한 수압상태하에서 접촉면압(P)의 분포곡선(20)이 구릉형이고 피크(P₀)의 위치가 축심방향 중앙(M)보다도 저압측(40)에 편재하도록 구성했으므로, 접촉면압(P)의 피크(P₀)를 충분히 저감할 수 있어, 국부적 마모를 막아, 장기적으로 우수한 실링 성능을 유지할 수 있어, 최근의 밀봉 유체의 고압화의 요망에 부응할 수 있고, 특히 CO₂ 냉매를 사용한 컴프레서의 시일로서 적합하다. 특히, 15°≤α≤30° 또한 1.7≤β/α≤3.5로 되도록 각 각도(α, β)를 설정함으로써 도 4와 도 5에서 상세히 설명한 바과 같이, 접촉면압(P)의 저감을 도모하여, 미끄럼 운동면에 윤활유를 취입하여, 마모를 막아, 우수한 실링성(밀봉성)을 장기에 걸쳐 발휘한다.

또, 립 최선단(8)이 고압측(30)에 직경확장 구배면 모양의 둥근 링형상 단면(18)으로 구성되고, 단면 형상에서 둥근 링형상 단면(18)이 회전축(2)의 축심(L)과 이루는 단면 경사각도를 γ라고 하면, 60°≤γ≤90°인 관계식이 성립하도록 구성했으므로, 립 최선단(8)이 과대한 면압으로 회전축(2)에 접촉하거나, 이상한 국부 마모를 생기게 하는 것을 막아, 도 5에 도시한 분포곡선(20)이 얻어져, 더한 층의 장수명화를 달성할 수 있다.

또, 둥근 링형상 단면(18)의 폭 치수(W1)를 0.5mm∼1.5mm로 설정했으므로, 폭 치수(W₁)가 0.5mm 미만에서는, 립 최선단(8)이 과대한 면압으로 회전축(2)에 접촉하거나, 조각조각 나게 되지만, 그러한 문제를 방지하여, 도 5에 도시하는 바람직한 분포곡선(20)을 얻을 수 있다. 반대로, 1.5mm를 초과하면, 립 선단부(9)의 전체가 과대하게 두꺼워져, 도 5에 도시하는 바람직한 접촉면압의 분포곡선(20)이 얻어지지 않고, 국부적인 마모를 발생시키기 쉬워진다.

또, 배면 경사각도(α)와 수압측 경사각도(β) 사이에, 2.0≤β/α≤2.5인 관계식이 성립하도록 했으므로, 립 선단부(9)의 단면 형상이 적절한 것으로 되어, 도 5에 도시한 바람직한 접촉면압 분포가 얻어져, 충분한 피크(P₀)의 면압의 저감을 도모할 수 있다.

또, 립부(3)의 최대 두께부(7)는 자유상태의 단면 형상이 스트레이트 형상인 고압측 구배면(9b)과, 축심(L)과 평행한 모양의 원통형 외면형상 스트레이트부(10)가 교차하는 모서리부(11)의 위치에 존재하고, 게다가, 모서리부(11)의 위치는 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)보다도 고압측(30)에 배열 설치되어 있으므로, 최대 두께부(7)가 도 5에 도시한 완만한 산형-구릉형-의 압력분포 곡선(20)을 얻기 위한 최대의 기능을 발휘하고, 또한, 피크(P₀)의 면압의 저감을 도모하여, 회전축(2)과의 미끄럼 운동 부위에 윤활유를 충분히 취입할 수 있게 하여, 립부의 마모를 현저하게 저감하여, 장수명화를 달성할 수 있다.

또한, 도시는 생략했지만, (도 1∼도 3에 도시한) 스트레이트 형상의 고압측 구배면(9b)을, 오목곡선 모양으로 하여 약간 움푹 팬 형상으로 하거나, 또는 볼록 곡선 모양으로 하여 약간 부풀어 오른 형상으로 하는 것도 가능하며, 동일한 작용·효과를 발휘할 수 있다. 또, (도 1∼도 3에 도시한) 축심(L)과 「평행한 모양」의 스트레이트부(10)는 ±5° 이내의 미소 각도를 가지고 축심(L)과 약간 경사져 있는 경우도 포함하는 것으로 본 발명에서는 정의한다. 그렇게 ±5° 이내의 미소 각도로 경사져 있는 경우도, 동일한 작용·효과를 발휘할 수 있다.

또, 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)과, 회전축(2)의 외주면과의 간극 치수(G)를 0.1mm∼0.15mm로 설정했으므로, 고압측 최선단(14)의 근방에서의 접촉면압(P)의 분포곡선(20)이 완만한 곡선을 그리도록 변화시킬 수 있다.

또, 둥근 링형상 단면(18)의 폭 치수를 W₁이라고 하고, 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)과, 회전축(2)의 외주면과의 간극 치수를 G라고 했을 때, 3≤W₁/G≤15인 관계식이 성립하도록 했으므로, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 립 선단부(9)를 회전축(2)의 외주면에 접촉시킬 수 있어, 도 5에 도시한 바와 같은 (바람직한) 접촉면압의 분포곡선(20)이 그려져, 더한층 우수한 안정된 실링성(밀봉성)을 발휘하고, 또한, 마모를 방지하여, 내구성이 더한층 우수한 회전축 시일이 얻어진다.

본 발명은 다음과 같은 현저하게 큰 효과를 얻을 수 있다.

수압상태하에서, 립부가 받는 압력을 유효하게 서포트 도구로 떠받쳐서, 피 크의 위치를 교묘하게 서포트 도구에 근접하도록(종래에 비해) 이동시키고, 또한, 피크면압도 저감할 수 있어, 회전축과의 미끄럼 운동면에 윤활유가 취입되어져(침입하여), 장기간에 걸쳐 립부의 마모를 막아, 우수한 실링성(밀봉성능)을 발휘하고, 충분한 내구성을 구비한다.

Claims

하우징(1)과 회전축(2) 사이에 개재되어, 이 회전축(2)에 미끄럼 접촉하는 고무제 립부(3) 및 이 립부(3)를 저압측 배면(3a)에서 떠받치는 서포트 도구(4)를 구비한 회전축 시일에 있어서, 상기 립부(3)의 자유상태의 단면 형상이 상기 서포트 도구(4)로 떠받쳐진 영역(Z)에서 최대 두께부(7)를 가짐과 동시에 이 최대 두께부(7)로부터 립 최선단(8)을 향하여 점차로 얇아지는 테이퍼 형상의 립 선단부(9)를 구비하고, 이 립 선단부(9)의 저압측 배면(9a)이 상기 회전축(2)의 축심(L)에 대해 이루는 배면 경사각도를 (α)라고 하고 이 립 선단부(9)의 고압측 구배면(9b)이 상기 축심(L)에 대해 이루는 수압측 경사각도를 (β)라고 하면, 15°≤α≤30° 또한 1.7≤β/α≤3.5로 표시되는 관계식이 성립하고, 또한, 상기 립 선단부(9)가 상기 회전축(2)에 접촉한 수압상태하에서 접촉면압(P)의 분포곡선(20)이 구릉형이고 피크(P₀)의 위치가 축심방향 중앙(M)보다도 저압측에 편재하도록 구성하고,

상기 립 최선단(8)이 고압측(30)으로의 직경확장 구배면 형상인 둥근 링형상 단면(18)으로 구성되고, 단면 형상에서 이 둥근 링형상 단면(18)이 상기 회전축(2)의 축심(L)과 이루는 단면 경사각도를 (γ)라고 하면, 60°≤γ≤90°인 관계식이 성립하도록 구성하며,

상기 둥근 링형상 단면(18)의 폭 치수(W₁)를 0.5mm∼1.5mm로 설정하며,

상기 둥근 링형상 단면(18)의 폭 치수를 (W₁)이라고 하고, 상기 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)과 상기 회전축(2)의 외주면과의 간극 치수를 (G)라고 했을 때, 3≤W₁/G≤15인 관계식이 성립하도록 한 것을 특징으로 하는 회전축 시일.
제 1 항에 있어서, 상기 배면 경사각도(α)와 상기 수압측 경사각도(β) 사이에, 2.0≤β/α≤2.5인 관계식이 성립하도록 한 것을 특징으로 하는 회전축 시일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 립부(3)의 상기 최대 두께부(7)는, 자유상태의 단면 형상인 스트레이트 형상의 상기 고압측 구배면(9b)과, 상기 축심(L)과 평행한 모양의 원통형 외면형상 스트레이트부(10)가 교차하는 모서리부(11)의 위치에 존재하고, 또한, 이 모서리부(11)의 위치는 상기 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)보다도 고압측(30)에 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전축 시일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 서포트 도구(4)의 고압측 최선단(14)과, 상기 회전축(2)의 외주면의 간극 치수(G)를 0.1mm∼0.15mm로 설정한 것을 특징으로 하는 회전축 시일.
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