KR101882995B1

KR101882995B1 - Atc용 피스톤씰

Info

Publication number: KR101882995B1
Application number: KR1020160154312A
Authority: KR
Inventors: 허용수; 오명훈; 이재석; 황재국
Original assignee: 한국에스케이에프씰 주식회사
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-07-31
Also published as: KR20180056479A

Abstract

본 발명은 능동형 트랜스퍼 케이스(ATC) 내에 설치되고 'ㄷ'자형 단면을 가지는 하우징 내에, 후방을 향하여 관 모양으로 연장된 본체, 상기 본체의 상단 외측에서 수평하게 외측으로 연장된 외측 플랜지, 상기 본체의 상단 내측에서 수평하게 내측으로 연장된 내측 플랜지, 및 중앙부의 관통구를 포함하는 금속보강링, 상기 금속보강링의 상기 본체의 후면, 상기 외측 플랜지의 후면, 측면 및 전면, 상기 내측 플랜지의 후면, 측면 및 전면을 덮도록 형성된 탄성 재질의 메인립을 포함하고, 상기 메인립은 상기 외측 플랜지의 측면과 상기 내측 플랜지의 측면에서 후면경사부, 전면경사부, 및 상기 후면경사부와 상기 전면경사부 사이의 외측 및 내측 코너부에 의해 삿갓 모양으로 돌출된 삿갓형 돌출부, 및 상기 삿갓형 돌출부의 상기 후면경사부에 인접한 후면 연장부를 포함하며, 상기 하우징의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부와 상기 내측 코너부 사이의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰에 관한 것이다.

Description

ATC용 피스톤씰{Piston for Active Transfer Case}

본 발명은 ATC용 피스톤씰에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 능동형 트랜스퍼 케이스(ATC) 내에 설치되고 'ㄷ'자형 단면을 가지는 하우징 내에, 후방을 향하여 관 모양으로 연장된 본체, 상기 본체의 상단 외측에서 수평하게 외측으로 연장된 외측 플랜지, 상기 본체의 상단 내측에서 수평하게 내측으로 연장된 내측 플랜지, 및 중앙부의 관통구를 포함하는 금속보강링, 상기 금속보강링의 상기 본체의 후면, 상기 외측 플랜지의 후면, 측면 및 전면, 상기 내측 플랜지의 후면, 측면 및 전면을 덮도록 형성된 탄성 재질의 메인립을 포함하고, 상기 메인립은 상기 외측 플랜지의 측면과 상기 내측 플랜지의 측면에서 후면경사부, 전면경사부, 및 상기 후면경사부와 상기 전면경사부 사이의 외측 및 내측 코너부에 의해 삿갓 모양으로 돌출된 삿갓형 돌출부, 및 상기 삿갓형 돌출부의 상기 후면경사부에 인접한 후면 연장부를 포함하며, 상기 하우징의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부와 상기 내측 코너부 사이의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰에 관한 것이다.

이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로, 능동형 트랜스퍼 케이스(Active Transfer case, 이하 'ATC'라 합니다.)는 후륜 기반의 차량에서 주행조건에 따라 엔진 동력을 전륜과 후륜으로 분배하여 4륜 구동을 구현하는 구동장치(부변속기)이다.

ATC는 운전자의 조작없이 전자제어를 통해 차량의 상태를 판단하여 자동으로 4륜 구동을 작동시켜 차량 주행 중의 발진, 험로탈출, 고속 선회, 등판 기능을 포함한 주행 성능을 향상시킬 수 있다. 작동 유압에 의해 피스톤의 직선 왕복운동이 클러치로 전달되어 토크 전달이 이루어지므로 예압과 응답성이 낮을수록 ATC의 성능은 높아지며, 통상적으로 예압은 1.0bar 이하, 그리고 응답성은 150ms 이하가 요구되고 있다.

도 5는 종래의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도이다.

도 5를 참조하면, 종래의 ATC용 피스톤씰에 있어서는 하우징(100) 내에 피스톤(200)이 설치되어 있는데 이 피스톤(200)의 상측의 원주 둘레에 홈이 형성되어 있고 상기 홈 내에 'D'자 형상의 D-링(300)이 장착되어 구성되어 있으며 피스톤(200)은 알루미늄으로 제조된다.

상기 종래의 ATC용 피스톤씰은 하우징(100)과 피스톤(200) 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에 D-링(300)이 윤활유를 밀봉하고, 알루미늄제의 피스톤(200)이 작동하여 클러치에 압력을 전달하도록 구현되어 있었다.

상기 종래기술에 의한 ATC용 피스톤씰의 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

상기 종래기술에 의한 ATC용 피스톤씰의 경우, 알루미늄제 피스톤(200)에 D-링(300)이 조립되는 타입이어서 조립 비용이 추가되고 또한 D-링(300) 장착을 위해 피스톤(200)에 홈을 마련해야 하여서 홈 가공을 위한 별도의 가공비가 추가되고 그에 따라 제조원가가 상승되는 단점이 있었다.

또한, D-링(300) 장착 부위의 강도 유지를 위해 알루미늄제 피스톤(200)을 두껍게 유지해야 하기 때문에 제품의 전장이 길어지고 그에 따라 제품의 사이즈가 커지며 무게가 증가하는 단점이 있었다.

상기 두번째 단점을 극복하기 위해 금속보강링에 고무제 메인립을 접착시킨 일체화 제품으로 상기 단점을 극복하려 하였으나 고무제 메인립이 금속보강링의 본체 상면, 외측 플랜지, 및 내측 플랜지 등 유압을 받는 부분을 감싸고 있는 형태이므로 유압 작용 시에 외측 플랜지와 내측 플랜지의 측면 부분의 메인립 고무부가 변형되고 그에 따라 그런 고무부의 변형이 완료되어 유압이 클러치로 전달될 때까지의 시간만큼 응답성이 저하되어 요구되는 성능을 만족하지 못하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 종래의 ATC용 피스톤씰보다 예압과 응답성이 낮은 ATC용 피스톤씰을 제공하는데에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰은 능동형 트랜스퍼 케이스(ATC) 내에 설치되고 'ㄷ'자형 단면을 가지는 하우징 내에, 후방을 향하여 관 모양으로 연장된 본체, 상기 본체의 상단 외측에서 수평하게 외측으로 연장된 외측 플랜지, 상기 본체의 상단 내측에서 수평하게 내측으로 연장된 내측 플랜지, 및 중앙부의 관통구를 포함하는 금속보강링, 상기 금속보강링의 상기 본체의 후면, 상기 외측 플랜지의 후면, 측면 및 전면, 상기 내측 플랜지의 후면, 측면 및 전면을 덮도록 형성된 탄성 재질의 메인립을 포함하고, 상기 메인립은 상기 외측 플랜지의 측면과 상기 내측 플랜지의 측면에서 후면경사부, 전면경사부, 및 상기 후면경사부와 상기 전면경사부 사이의 외측 및 내측 코너부에 의해 삿갓 모양으로 돌출된 삿갓형 돌출부, 및 상기 삿갓형 돌출부의 상기 후면경사부에 인접한 후면 연장부를 포함하며, 상기 하우징의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부와 상기 내측 코너부 사이의 길이가 더 긴 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 수직벽의 내면에 대해 상기 후면경사부가 이루는 각도는 상기 하우징의 수직벽의 내면에 대해 상기 전면경사부가 이루는 각도보다 더 크고, 상기 전면경사부보다 상기 후면경사부가 더 짧게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 수직벽의 내면에 대해 상기 후면경사부가 이루는 각도는 33˚∼49˚이고, 상기 하우징의 수직벽의 내면에 대해 상기 전면경사부가 이루는 각도는 5˚∼21˚인 것을 특징으로 한다.

상기 메인립은 고무로 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부와 상기 내측 코너부 사이의 길이가 0.1-0.9 mm 더 긴 것을 특징으로 한다.

상기 외측 플랜지의 후면과 상기 내측 플랜지의 후면에 배치되는 상기 메인립 내측부의 상면에 대해 상기 코너부의 정점의 수평연장선이 간격을 두고 전면경사부 쪽으로 0.0001∼0.6 mm 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 본 발명의 ATC용 피스톤씰은 종래의 ATC용 피스톤씰보다 예압과 응답성이 낮은 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰이 배치되는 차체 하부 상에서의 ATC의 위치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도이다.
도 3a는 도 2의 실시예의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도 중 좌측의 삿갓형 돌출부 주위를 확대 도시한 확대단면도이다.
도 3b는 도 2의 실시예의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도 중 우측의 삿갓형 돌출부 주위를 확대 도시한 확대단면도이다.
도 4는 도 2의 ATC용 피스톤씰의 1/2 절단 사시도이다.
도 5는 종래의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰이 배치되는 차체 하부 상에서의 ATC의 위치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도이며, 도 3a는 도 2의 실시예의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도 중 좌측의 삿갓형 돌출부 주위를 확대 도시한 확대단면도이고, 도 3b는 도 2의 실시예의 ATC용 피스톤씰의 1/4 절단 단면도 중 우측의 삿갓형 돌출부 주위를 확대 도시한 확대단면도이며, 도 4는 도 2의 ATC용 피스톤씰의 1/2 절단 사시도이다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰은 능동형 트랜스퍼 케이스(ATC) 내에 설치되고 'ㄷ'자형 단면을 가지는 하우징(10) 내에, 금속보강링(20)을 포함한다.

상기 금속보강링(20)은 후방을 향하여 관 모양으로 연장된 본체(21), 상기 본체(21)의 상단 외측에서 수평하게 외측으로 연장된 외측 플랜지(22), 상기 본체(21)의 상단 내측에서 수평하게 내측으로 연장된 내측 플랜지(23), 및 중앙부의 관통구(24)를 포함한다.

상기 메인립(30)은 금속보강링(20)의 본체(21)의 후면, 외측 플랜지(22)의 후면, 측면 및 전면, 내측 플랜지(23)의 후면, 측면 및 전면을 덮도록 형성되어 있고 탄성의 재질로 만들어져 있는 것으로서, 외측 플랜지(22)의 측면과 내측 플랜지(23)의 측면에서 후면경사부(31-1; 32-1), 전면경사부(31-2; 32-2), 및 후면경사부(31-1; 32-1)와 전면경사부(31-2; 32-2) 사이의 외측 및 내측 코너부(31-4; 32-4)에 의해 삿갓 모양으로 돌출된 삿갓형 돌출부(31; 32), 및 상기 삿갓형 돌출부(31; 32)의 상기 후면경사부(31-1; 32-1)에 인접한 후면 연장부(31-1; 32-1)를 포함한다.

상기 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 후면경사부(31-1; 32-1)가 이루는 각도는 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 전면경사부(31-2; 32-2)가 이루는 각도보다 더 크고, 전면경사부(31-2; 32-2)보다 후면경사부(31-1; 32-1)가 더 짧게 구성되어 있기 때문에 하우징(10)과 피스톤 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에 유압이 직접적으로 작용하는 부분의 면적도 전면경사부(31-2; 32-2)보다 후면경사부(31-1; 32-1)가 더 적다. 따라서, 하우징(10)과 피스톤 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에도 메인립(20)은 변형이 덜 되게 구성되어 있다.

이와 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 후면경사부(31-1; 32-1)가 이루는 각도는 33˚∼49˚이고, 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 전면경사부(31-2; 32-2)가 이루는 각도는 5˚∼21˚로 구성된다.

또한, 하우징(10)의 내경의 길이보다 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4) 사이의 길이가 더 길다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 예컨대, 상기 하우징(10)의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부(31-4)와 상기 내측 코너부(32-4) 사이의 길이가 0.1-0.9 mm 더 길게 구성된다. 따라서, 이러한 상태에서 하우징(10) 내에 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4)를 형성한 메인립(20)을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ATC용 피스톤씰이 하우징(10) 내에 조립되는 경우에는 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4)가 압축되면서 조립되기 때문에 하우징(10)과 피스톤 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에도 메인립(20)의 내측면부와 외측면부는 변형이 훨씬 더 덜 되게 구성되어 있다.

아울러, 메인립(30)은 탄성의 재질, 예를 들어, 고무로 제조된다.

상기 외측 플랜지(22)의 후면과 내측 플랜지(23)의 후면에 배치되는 메인립(30) 내측부의 상면(31-5; 32-5)에 대해 코너부(31-4; 32-4)의 정점은 간격을 두고 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 0.0001∼0.6 mm 이격되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기한 바와 같이 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 이격된 간격, 즉 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로의 오프셋 량을 최소화함으로써 하우징(10)과 피스톤 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에 메인립(20)의 변형이 덜 되게 구성되어 있다. 다시 말해, 상기 이격된 간격, 즉 오프셋 량이 없거나 상기 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 이격된 간격과 역방향으로 이격된 간격, 즉 후면경사부(31-1; 32-1) 쪽으로 이격된 간격이 있는 경우에는 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4)의 곡률반경이 작아져서 변형이 상대적으로 잘되게 될 것이고 마찬가지로 메인립(30) 내측부의 상면(31-5; 32-5)에 대해 코너부(31-4; 32-4)의 정점의 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 이격 간격이 0.0001∼0.6 mm 보다 더 길면 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4)의 곡률반경은 어느 정도 크게 유지될 수도 있겠으나 후면경사부(31-1; 32-1)의 길이가 길어져서 변형이 상대적으로 잘 이루어질 것이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 메인립(30) 내측부의 상면(31-5; 32-5)에 대해 코너부(31-4; 32-4)의 정점은 간격을 두고 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 0.0001∼0.6 mm 이격되어 있음으로써 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로의 오프셋 량을 최소화하여 후면경사부(31-1; 32-1)의 길이를 짧게 구성하면서도 외측 코너부(31-4)와 내측 코너부(32-4)의 곡률반경을 크게 함으로써 하우징(10)과 피스톤 사이의 공간 내에서 윤활유의 유압 작용 시에 메인립(20)의 변형이 덜 되게 구성되어 있는 것이다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10 : 하우징 20 : 금속보강링
21 : 본체 22 : 외측 플랜지
23 : 내측 플랜지 24 : 관통구
30 : 메인립 31-1, 32-1 : 후면경사부
31-2; 32-2 : 전면경사부 31-3; 32-3 : 후면 연장부
31-4 : 외측 코너부 32-4 : 내측 코너부
31-5; 32-5 : 메인립 내측부의 상면 31, 32 : 삿갓형 돌출부

Claims

능동형 트랜스퍼 케이스(ATC) 내에 설치되고 'ㄷ'자형 단면을 가지는 하우징(10) 내에,
후방을 향하여 개방된 형태의 “ㄷ”자 형상의 본체(21), 상기 본체(21)의 상단 외측에서 수평하게 외측으로 연장된 외측 플랜지(22), 상기 본체(21)의 상단 내측에서 수평하게 내측으로 연장된 내측 플랜지(23), 및 중앙부의 관통구(24)를 포함하는 금속보강링(20),
상기 금속보강링(20)의 상기 본체(21)의 후면, 상기 외측 플랜지(22)의 후면, 측면 및 전면, 상기 내측 플랜지(23)의 후면, 측면 및 전면을 덮도록 형성된 탄성 재질의 메인립(30)을 포함하고,
상기 메인립(30)은 상기 외측 플랜지(22)의 측면과 상기 내측 플랜지(23)의 측면에서 후면경사부(31-1; 32-1), 전면경사부(31-2; 32-2), 및 상기 후면경사부(31-1; 32-1)와 상기 전면경사부(31-2; 32-2) 사이의 외측 및 내측 코너부(31-4; 32-4)에 의해 삿갓 모양으로 돌출된 삿갓형 돌출부(31; 32), 및 상기 삿갓형 돌출부(31; 32)의 상기 후면경사부(31-1; 32-1)에 인접한 후면 연장부(31-3; 32-3)를 포함하며,
상기 하우징(10)의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부(31-4)와 상기 내측 코너부(32-4) 사이의 길이가 더 길도록 형성되고,
상기 본체(21), 외측 플랜지(22) 및 내측 플랜지(23)의 후면 상에 형성된 메인립(30)은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰.
제1항에 있어서,
상기 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 상기 후면경사부(31-1; 32-1)가 이루는 각도는 상기 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 상기 전면경사부(31-2; 32-2)가 이루는 각도보다 더 크고, 상기 전면경사부(31-2; 32-2)보다 상기 후면경사부(31-1; 32-1)가 더 짧게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰.
제2항에 있어서,
상기 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 상기 후면경사부(31-1; 32-1)가 이루는 각도는 33˚∼49˚이고, 상기 하우징(10)의 수직벽의 내면에 대해 상기 전면경사부(31-2; 32-2)가 이루는 각도는 5˚∼21˚인 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰.
제1항에 있어서,
상기 하우징(10)의 내경의 길이보다 상기 외측 코너부(31-4)와 상기 내측 코너부(32-4) 사이의 길이가 0.1-0.9 mm 더 긴 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰.
제1항에 있어서,
상기 외측 플랜지(22)의 후면과 상기 내측 플랜지(23)의 후면에 배치되는 상기 메인립(30) 내측부의 상면(31-5; 32-5)에 대해 상기 코너부(31-4; 32-4)의 정점의 수평연장선이 간격을 두고 상기 전면경사부(31-2; 32-2) 쪽으로 0.0001∼0.6 mm 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 ATC용 피스톤씰.