KR101843417B1

KR101843417B1 - 메인 립 및 더스트 립 힌지점을 구비한 에너지 절약형 씰

Info

Publication number: KR101843417B1
Application number: KR1020100120500A
Authority: KR
Inventors: 치에 팅 시이; 무자히드 아즈니 무하마드; 임란 로슬리 모흐
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2018-03-29
Also published as: US8313106B2; US20110241296A1; KR20110112183A; CN102213319B; CN102213319A; JP2011220518A

Abstract

씰은 보어에 수용되는 외경면을 가지는 설치부를 구비한다. 다리부는 설치부로부터 축방향으로 연장된다. 힌지부는 축방향으로 연장되는 다리부의 단부에 배치되며, 상기 축방향으로 연장된 다리부의 단부보다 큰 직경을 가지는 거의 원형인 단면을 가진다. 메인 씰 립과 더스트 립은 힌지부로부터 연장된다.

Description

메인 립 및 더스트 립 힌지점을 구비한 에너지 절약형 씰{ENERGY SAVING SEAL WITH MAIN LIP AND DUST LIP HINGE POINT}

본 발명은 씰, 특히 메인 립 및 더스트 립 힌지점을 구비한 씰에 관한 것이다.

본 절에서는 반드시 종래기술이 아니더라도 본 개시에 관련한 배경정보를 제공하고자 한다.

씰 립과 크랭크 샤프트 사이의 마찰을 감소시키는 것에 의하여 봉지(封止) 성능을 향상시키는 에너지 절약형 래디알 샤프트 씰이 알려져 있다. 마찰의 개선이 소비전력을 저감하고 연비를 개선시킬 뿐 아니라, 씰 립과 크랭크 샤프트의 경계면에서 발생하는 열량을 저감한다.

에너지 절약형 씰은 오일을 엔진 또는 트랜스미션으로 되돌리는 회전 샤프트와 대면하는 정밀 성형된 나선을 통해 오일을 압송함으로써 가동된다. 나선 패턴에 의하여 샤프트와 다수 개소에 접촉함으로써, 일개소에서 샤프트와 당접하는 나사가 마련된 립 씰에서 자주 발생하는 샤프트의 구멍 또는 결함에 관련된 위험성이 작아진다.

에너지 절약형 씰은 몇몇의 용도에서 씰 립을 샤프트로부터 들어올리는 원인이 되는 진공압에 견딜 필요가 있다.

본 발명에 따른 씰은 보어에 수용되는 외경면을 가진 설치부와, 상기 설치부로부터 축방향으로 연장되는 다리부와, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부에 배치되며, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 상기 단부의 직경보다도 큰 직경을 가진 힌지부와, 상기 힌지부로부터 연장되는 메인 씰 립과, 상기 힌지부로부터 연장되는 더스트 립을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 씰 립은 설치되지 않은 상태에서 상기 더스트 립에 대하여 70도 내지 110도의 각도로 상기 힌지부로부터 연장되어도 좋다.

상기 메인 씰 립은 홈을 구비한 접촉면을 가지고 있어도 좋다.

또한, 상기 메인 씰 립은 상기 메인 씰 립의 접촉면과는 반대측의 면으로부터 연장되는 두께가 증대하는 영역을 가지고 있어도 좋다.

상기 씰은 고무로 형성되어 있어도 좋다.

상기 설치부는, 금속제의 삽입체를 포함하며, 상기 금속제의 삽입체는 상기 외경면에 대하여 거의 평행한 축방향으로 연장되는 다리부와, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부로부터 연장되고 상기 설치부의 반경 방향의 내측에 연장되는 부분 내에 배치되어 있으며, 반경 방향 내측에 연장되는 다리부를 가지고 있어도 좋다.

상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 샤프트에 설치된 상태에 있어서, 상기 샤프트와 계합되도록 상기 힌지부와 함께 회동하여도 좋다.

상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 각각 상기 힌지부의 직경보다 작은 두께를 가지고 있어도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 씰은, 보어에 수용되는 외경면과, 반경 방향의 내측으로 연장되는 다리부를 구비한 설치부와, 상기 반경방향의 내측으로 연장된 다리부의 내측 단부로부터 연장되며, 축방향으로 연장되는 다리부와, 상기 축방향으로 연장된 다리부의 단부에 배치되고, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 상기 단부보다 큰 직경을 구비한 거의 원형 단면을 가지는 힌지부와, 상기 힌지부로부터 연장되는 메인 씰 립과, 상기 힌지부로부터 연장되는 더스트 립을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 씰 립은, 설치되지 않은 상태에 있어서 상기 더스트 립에 대하여 70도 내지 110도의 각도에서 상기 힌지부로부터 연장되어 있어도 좋다.

상기 메인 씰 립은, 홈이 형성된 접촉면을 가지고 있어도 좋다.

상기 메인 씰 립은, 상기 메인 씰 립의 접촉면과는 반대측의 면으로부터 연장되며, 두께가 증대하는 영역을 가지고 있어도 좋다.

상기 씰은 고무로 형성되어 있어도 좋다.

상기 설치부는, 금속제의 삽입체를 포함하며, 상기 금속제의 삽입체는 상기 외경면에 대하여 거의 평행한 축 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부로부터 연장되고 상기 설치부의 상기 반경 방향의 내측으로 연장되는 다리부 내에 배치되어 있으며, 반경 방향 내측으로 연장되는 다리부를 가지고 있어도 좋다.

상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 샤프트에 설치된 상태에 있어서, 샤프트와 계합되도록 상기 힌지부와 같이 회동하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 보어에 수용되기 위한 외경면을 가지는 설치부와, 반경방향 내측으로 연장되는 다리부를 구비한 씰이 제공된다. 축방향으로 연장되는 다리부는 상기 반경 방향 내측으로 연장되는 다리부의 내측 단부로부터 연장되어 있다. 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부에는 힌지부가 배치되어 있으며, 이 힌지부는 상기 힌지부가 설치되어 있는 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 상기 단부보다도 큰 직경을 가진 거의 원형인 단면을 가지고 있다. 메인 씰 립과 더스트 립은 각각 힌지부로부터 연장된다. 이 힌지부에 의하여 메인 립과 더스트 립은 상기 메인 립과 더스트 립과의 사이 각도를 유지하면서 회동할 수 있으며, 힌지부는 진공압이 가해지는 중에 더스트 립이 샤프트와 더욱 신속하게 계합하는 것을 도우며, 이에 따라 진공압 중 메인 립이 들어 올려질 때 봉지(封止) 접촉을 실현한다.

도 1은 본 발명의 원리에 의한 씰의 단면도이며, 씰은 조립되어 있지 않은 상태이다.
도 2는 도 1에 도시한 씰의 단면도이며, 씰은 조립된 상태이다.
도 3은 도 1에 도시한 씰의 단면도이며, 씰은 조립된 상태이고, 예시의 2psi의 진공압이 씰에 가해져 있다.
도 4는 도 1에 도시한 씰의 단면도이며, 씰은 조립된 상태이고, 예시의 psi의 진공압이 씰에 가해져 있다.

기타의 적용분야는 본 명세서에 제공되는 설명으로부터 명확해질 것이다. 이 개요에 있어서 설명 및 특정예는 단순히 예시를 위한 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

또한, 여기서 설명하는 도면은 가능한 모든 실시 형태는 아니며, 선택된 실시 형태를 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다.

실시형태는 이 개시가 충분하도록 그리고, 당업자에 완전히 전달되도록 제공된다. 특정의 구성요소, 장치 및 방법의 예 등 많은 특정의 상세는 본 개시의 실시 형태의 충분한 이해를 부여하기 위하여 기재되어 있다. 특정의 상세가 채용될 필요는 없으며, 실시형태는 많은 다른 형식으로 실시되어도 좋으며, 개시 범위를 한정하는 것과 해석되도록 하는 것이 아님은 당업자에게 명확하게 될 것이다. 몇 가지의 실시형태에 있어서는 공지의 방법, 공지의 장치구조 및 공지의 기술이 상세히 설명되어 있지 않다.

본 실시형태에서 사용되는 전문용어는 특정 실시형태를 설명하기 위한 것이며, 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 여기서 사용되는 용어 '및/또는'은 관련되고 열거된 부재 중 하나 또는 둘 이상 중 어느 하나 및 전부의 조합을 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 개시의 원리에 의한 에너지 절약형 씰(10)을 설명한다. 그리고, 대응하는 참조부호는 복수의 도면을 통하여 대응하는 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 4에 있어서, 씰(10)은 설치부(12)를 가지고 있으며, 이 설치부(12)는 보어에 수용되기 위한 외경면(14)을 가지고 있어도 좋으며, 또한 반경방향의 내측으로 연장되는 부분(16)을 가지고 있어도 좋다. 축방향으로 연장되는 다리부(18)는 설치부(12)의 반경방향 내측으로 연장되는 부분(16)의 반경방향 내측의 단부로부터 축방향으로 연장된다. 힌지부(20)는 축방향으로 연장되는 다리부(18)의 단부에 배치된다. 힌지부(20)는 거의 원형인 단면을 가지고 있어도 좋으나, 기타 형상이 사용되어도 좋다. 힌지부(20)는 바람직하게는 힌지부(20)가 결합되는 축방향으로 연장된 암의 단부(18a)보다도 큰 직경을 가진다. 메인 씰 립(22)은 힌지부(20)로부터 연장된다. 또한, 더스트 립(24)은 힌지부(20)로부터 연장된다.

설치부(12)의 외경면(14)에는 도 2와 같이 외경면(14)과 보어(31) 내면과의 봉지(封止) 계합을 향상시키는 돌출한 비드(30)가 설치되어 있다. 설치부(12)는 종래 주지와 같이 많은 형상을 이룰 수 있으며, 여기서 나타낸 실시형태에는 보어(31)와의 더욱 우수한 봉지 계합을 위하여 외경면(14)을 구조적으로 지지할 수 있는 축방향으로 연장되는 부분(34)을 가진 금속제의 삽입체(32)를 포함하고 있어도 좋다. 삽입체(32)는 반경방향의 내측으로 연장되는 부분(16) 내에 배치된 반경방향 내측으로 연장된 부분(36)을 가지고 있어도 좋으며, 이에 따라 반경방향의 내측으로 연장되는 부분(16)에 강성을 부여한다. 삽입체(32)는 선택적이며, 삽입체(32)의 구성은 설치부의 소망하는 특성에 대응하여 변경할 수 있다.

축방향으로 연장되는 다리부(18)는 설치부로부터, 특히 설치부(12)의 반경방향 내측으로 연장되는 부분(16)으로부터 연장되어도 좋다. 축방향으로 연장되는 다리부(18)는 설치부(12)에 결합되는 가까운 위치의 단부로부터 다리부(18)가 힌지부(20)에 결합되는 먼 위치의 단부(18a)까지 그 두께가 서서히 얇아지도록 하여도 좋다.

힌지부(20)는 축 방향으로 연장되는 다리부(18)의 단부(18a)로부터 축방향 및 반경방향 내측으로 연장되어도 좋다. 힌지부(20)는 바람직하게는 축방향으로 연장된 다리부(18)의 먼 위치의 단부(18a)보다도 큰 직경을 가지며, 이에 따라 힌지부는 힌지부 자체가 구부러지는 것보다도 오히려 단부(18a)에 대하여 휘어지기 쉽거나 회동하기 쉽게 된다. 장착되지 않은 상태에서는 메인 씰 립(22)은 더스트 립(24)에 대하여 70도 내지 110도의 각도(α)로 힌지부(20)로부터 연장된다.

메인 씰 립(22)은 홈이 형성된 접촉면을 가지고 있어도 좋으며, 메인 씰 립은 회전 샤프트에 대면되게 정밀 형성되어 씰의 오일측으로 오일을 되돌리는 나선을 통하여 오일을 압송함으로써 작동한다. 메인 씰 립(22)의 이(裏)측에는 돌출된 비드부(42)가 형성되어 있어도 좋으며, 이 비드부(42)는 씰 립이 넓게 열리는 것에 반작용하기 위하여 회전 샤프트에 대한 메인 씰 립(22)을 부설하기 위하여 일체로 형성된 용수철로서 기능을 하는 보강 비드를 제공한다. 통상, 씰 립의 자유 가장자리부는 오일측에 면하고 있다.

씰(10)은 고무 등의 엘라스토머로 형성되어도 좋다.

도 2는 샤프트(S)에 있어서 통상의 설치 위치에 있어서 씰(10)을 나타낸다. 통상의 설치 위치에 있어서, 메인 씰 립(22) 및 더스트 립(24)은 샤프트(S)와 당접하고 있다. 메인 씰 립(22) 및 더스트 립(24)은 각각 힌지부(20)보다도 얇은 두께를 가지고 있으므로, 메인 씰 립(22) 및 더스트 립(24)은 샤프트(S)와의 계합을 확보하기 위하여 메인 씰 립 및 더스트 립의 길이에 따라 구부러진다.

도 3은 조립된 상태의 씰(10)을 나타낸 것이며, 예시한 2psi(pounds per square inch)의 진공압이 씰에 가해지고 있다. 이 조건에 있어서는 메인 씰 립(22)은 샤프트(S)로부터 들어올려지기 시작하며, 힌지부(20)는 도 3과 같이 시계방향으로 회전하기 시작하고, 이에 따라 샤프트(S)에 당접하는 더스트 립(24)에 더욱 큰 압력을 가하게 되는 것이다.

도 4를 참조하면 3psi의 더욱 큰 진공압이 나타나 있으며, 메인 씰 립(22)은 샤프트(S)로부터 들어올려지고, 힌지부(20)는 도 4와 같이 시계방향으로 더욱 회전하며, 이에 따라 더스트 립(24)에 대하여 더욱 큰 힘을 가하여 샤프트(S)와의 계합을 유지하게 된다.

씰(10)의 힌지부(20)는 메인 씰 립(22)과 더스트 립(24) 사이의 각도(α)를 유지하면서 메인 씰 립(22) 및 더스트 립(24)을 힌지점을 중심으로 회동시켜도 좋다. 이 각도를 유지함으로써 씰은 적정도로 샤프트가 어긋나더라도 진공압에 견딜 수 있는 개량된 성능을 가진다. 특히, 진공압 중에 힌지부는 더스트 립이 샤프트와 더욱 신속하게 계합하는 것을 도우며, 이에 따라 봉지 접촉을 유지한다. 이런 힌지의 특징은 진공 프로세스 중에 메인 씰 립이 들어 올려지는 것을 늦춘다. 샤프트로 메인 씰 립이 봉지 접촉하는 것과, 샤프트로 더스트 립이 봉지 접촉하는 것이 동시에 중복하여 일어남으로써 씰은 진공 프로세스 전체에 걸쳐 봉지 계합을 계속하여 실현할 수 있는 것이다.

본 실시형태의 상기 기재는 예시 및 설명을 위한 것이지 망라적인 것은 아니며, 또한 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특정 실시형태의 개개 요소 또는 특징은 이미 그 특정 실시형태에 한정되지 않으며, 적용 가능한 경우에는 교체가 가능하고, 특히 나타내어지거나 설명되지 않은 것이라도 선택된 실시형태에 있어서 사용할 수 있다. 또한, 같은 것이 많은 형식으로 변경되어도 좋다. 이와 같은 변경은 발명으로부터 일탈하는 일이 없음은 물론, 이와 같은 모든 변경이 발명의 범위에 포함된다.

본 실시형태에 있어서 표시된 하나의 부재 또는 하나의 구성요소는 문맥에서 명확하게 나타나지 않은 한, 복수의 부재 또는 복수의 구성요소를 포함하는 것으로 한다. 용어 '구비한다', '포함한다' 및 '가진다'는 포괄적이며, 따라서 상술한 특징, 정수, 조작, 엘레멘트, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하는 것이지만, 하나 또는 둘 이상의 기타 특징, 정수, 조작, 엘레멘트, 구성요소, 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.

또한, 본 실시형태에 있어서 엘레멘트는 다른 엘레멘트의 '위에 있다'고 하는 경우나 다른 엘레멘트에 '계합된다', '결합된다' 또는 '연결된다'고 하는 경우, 엘레멘트는 다른 엘레멘트의 위에 직접 있거나 다른 엘레멘트에 직접 계합, 결합 또는 연결되거나 개재하는 엘레멘트 또는 층이 존재하고 있어도 좋다. 이것에 대하여 엘레멘트는 다른 엘레멘트의 '위에 직접 있다', 다른 엘레멘트에 '직접 계합된다', '직접 결합된다' 또는 '직접 연결된다'고 하는 경우에는, 개재하는 엘레멘트 또는 층은 존재하지 않는다. 엘레멘트 사이의 관계를 설명하기 위하여 사용되는 다른 문언은 같이 해석되도록 하고, 예를 들어 '사이에'와 '사이에 직접', '인접한다'와 '직접 인접한다' 등이 이것에 해당된다.

10...씰
12...설치부
14...외경면
16...반경방향 내측으로 연장된 부분
18...다리부
18a...단부
20...힌지부
22...메인 씰 립
24...더스트 립
30...비드
32...삽입체
34...축방향으로 연장된 부분
36...반경방향 내측으로 연장된 부분

Claims

보어에 수용되는 외경면을 가진 설치부와,
상기 설치부로부터 축방향으로 연장된 다리부와,
상기 축방향으로 연장된 다리부의 단부에 배치되는 힌지부와,
상기 힌지부로부터 연장되는 메인 씰 립과,
상기 힌지부로부터 연장되는 더스트 립을 구비하며,
샤프트에 설치된 상태에 있어서, 상기 메인 씰 립이 상기 샤프트로부터 들어올려지면, 상기 더스트 립이 상기 샤프트에 더욱 큰 압력을 가하게끔, 상기 힌지부는, 상기 축 방향으로 연장되는 다리부의 상기 단부의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 씰 립은,
설치되어 있지 않은 상태에서 상기 더스트 립에 대하여 70도 내지 100도의 각도로 상기 힌지부로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 씰 립은 홈을 구비한 접촉면을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 씰 립은 상기 메인 씰 립의 접촉면과는 반대측의 면으로부터 연장되어 두께가 증대하는 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 씰은 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 설치부는,
금속제의 삽입체를 포함하며,
상기 금속제의 삽입체는 상기 외경면에 대하여 평행한 축방향으로 연장되는 다리부와,
상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부로부터 연장되고 상기 설치부의 반경 방향의 내측에 연장되는 부분 내에 배치되어 있으며, 반경 방향 내측에 연장되는 다리부를 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 샤프트에 설치된 상태에 있어서, 상기 샤프트와 계합되도록 상기 힌지부와 함께 회동하는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 각각 상기 힌지부의 직경보다 작은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
보어에 수용되는 외경면과, 반경 방향의 내측으로 연장되는 다리부를 구비한 설치부와,
상기 반경방향의 내측으로 연장된 다리부의 내측 단부로부터 연장되며, 축방향으로 연장되는 다리부와,
상기 축방향으로 연장된 다리부의 단부에 배치되는 힌지부와,
상기 힌지부로부터 연장되는 메인 씰 립과,
상기 힌지부로부터 연장되는 더스트 립을 구비하며,
샤프트에 설치된 상태에 있어서, 상기 메인 씰 립이 상기 샤프트로부터 들어올려지면, 상기 더스트 립이 상기 샤프트에 더욱 큰 압력을 가하게끔, 상기 힌지부는, 상기 축 방향으로 연장되는 다리부의 상기 단부보다 더 큰 직경을 구비한 원형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 씰 립은,
설치되지 않은 상태에 있어서 상기 더스트 립에 대하여 70도 내지 110도의 각도에서 상기 힌지부로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 씰 립은,
홈이 형성된 접촉면을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 씰 립은,
상기 메인 씰 립의 접촉면과는 반대측의 면으로부터 연장되며, 두께가 증대하는 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 씰은 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 설치부는,
금속제의 삽입체를 포함하며,
상기 금속제의 삽입체는 상기 외경면에 대하여 평행한 축 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 축방향으로 연장되는 다리부의 단부로부터 연장되고 상기 설치부의 상기 반경 방향 내측으로 연장되는 다리부 내에 배치되어 있으며, 반경 방향 내측으로 연장되는 다리부를 가지는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 샤프트에 설치된 상태에 있어서, 샤프트와 계합되도록 상기 힌지부와 같이 회동하는 것을 특징으로 하는 씰.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 씰 립과 상기 더스트 립은 각각 상기 힌지부의 직경보다 작은 두께를 가진 것을 특징으로 하는 씰.