KR101986651B1

KR101986651B1 - 회전샤프트 밀폐용 오일 시일

Info

Publication number: KR101986651B1
Application number: KR1020170173447A
Authority: KR
Inventors: 성진문
Original assignee: 평화오일씰공업 주식회사
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-07

Abstract

본 발명은 회전샤프트 밀폐용 오일 시일에 관한 것이다. 이는, 차량의 차동장치 하우징과, 상기 하우징의 내부로 삽입된 회전샤프트의 외주면 사이에 장착되는 것으로서, 일정직경을 갖는 링의 형태를 취하며 상기 회전샤프트의 외주면에 채워지는 시일본체와; 상기 시일본체 내에 수용되며 시일본체의 형태를 유지하는 지지프레임과; 상기 시일본체의 내향부에 고정되고 외부 이물질이 상기 하우징으로 침투하는 것을 차단하는 차단펠트립과; 상기 차단펠트립에 고정된 상태로 회전샤프트의 외주면에 밀착하는 밴드형 합성수지밀폐립을 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 회전샤프트 밀폐용 오일 시일은, 이물질의 침투를 차단하기 위한 수단으로, 온도변화에 민감하지 않고 먼지 차단성이 좋은 펠트와, 샤프트에 대한 윤활성이 양호한 합성수지로 제작된 립을 적용하여, 고무와 펠트와 합성수지의 동시 작용을 유도함으로써 수명이 길고 이물질 차단 능력이 뛰어나다.

Description

회전샤프트 밀폐용 오일 시일{Oil Seal for Rotating Shaft Seal}

본 발명은 회전형 샤프트를 감싸며 밀폐를 유지하는 오일 시일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상이한 3종류의 립부를 구비한 회전샤프트 밀폐용 오일 시일에 관한 것이다.

차동기어를 수용하는 하우징과, 상기 하우징을 중심으로 반대방향으로 연장된 샤프트의 사이에는 오일 시일이 배치된다. 상기 오일 시일은, 하우징 양측의 개방부 내에 고정된 상태로 그 내주면으로 샤프트의 외주면을 죄어 밀폐를 유지함으로써, 하우징 내부의 오일이 누유 되거나, 외부의 이물질이 하우징 내부로 침투하는 것을 방지한다.

일반적으로 상기 오일 시일은, 고무로 성형 제작된 시일본체와, 시일본체의 형태를 유지하는 지지프레임으로 구성된다. 또한, 상기 시일본체에는 다양한 형태의 차단용 립(lip)이 형성된다. 상기 립은 샤프트의 외주면에 탄력 가압되며 밀폐를 유지하는 역할을 한다.

차량의 차동장치에 적용되는 오일 시일의 경우, 상기 립으로서, 메인립(main lip)과 더스트립(dust lip)이 적용된다. 메인립은 하우징 내부 오일의 누유를 방지하는 역할을 하며, 더스트립은 먼지 등의 미세 입자가 하우징으로 유입하는 것을 차단한다.

한편, 차동장치에 적용되는 오일 시일은, 오일과의 빈번한 접촉은 물론 온도변화 등의 영향으로 서서히 그 탄력을 잃을 수 있다. 오일 시일의 밀폐 능력 저하에 따라, 누유가 지속되고 이물질 침투가 진행되는 경우 하우징 내부 환경이 크게 오염되고 오일량이 줄어 심각한 문제를 야기할 수 있다.

국내공개특허공보 제10-2008-0058831호 (차량 액슬용 오일 시일) 국내공개특허공보 제10-2008-0060655호 (회전축용 오일 시일) 국내등록특허공보 제10-1807273호 (이물질의 투입방지 및 원활한 배출구조를 갖는 축 씰)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 온도변화에 민감하지 않고 먼지 차단성이 좋은 펠트와, 샤프트에 대한 윤활성이 양호한 합성수지로 제작된 립을 적용하여, 고무와 펠트와 합성수지의 동시 작용을 유도함으로써 수명이 길고 이물질 차단 능력이 뛰어난 회전샤프트 밀폐용 오일 시일을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전샤프트 밀폐용 오일 시일은, 차량의 차동장치 하우징과, 상기 하우징의 내부로 삽입된 회전샤프트의 외주면 사이에 장착되는 것으로서, 일정직경을 갖는 링의 형태를 취하며 상기 회전샤프트의 외주면에 채워지는 시일본체와; 상기 시일본체 내에 수용되며 시일본체의 형태를 유지하는 지지프레임과; 상기 시일본체의 내향부에 고정되고 외부 이물질이 상기 하우징으로 침투하는 것을 차단하는 차단펠트립과; 상기 차단펠트립에 고정된 상태로 회전샤프트의 외주면에 밀착하는 밴드형 합성수지밀폐립을 포함한다.

또한, 상기 차단펠트립은 일정두께를 갖는 펠트(felt)로 제작되며, 그 내경이 상기 회전샤프트의 직경보다 상대적으로 작아, 상기 시일본체 내부로 삽입된 회전샤프트에 의해 탄성 변형된 상태로 회전샤프트의 외주면을 탄성 가압하고, 상기 합성수지밀페립은, 차단펠트립의 탄력을 받아 회전샤프트의 외주면을 탄력 가압한다.

또한, 상기 합성수지밀폐립은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 차단펠트립은, 회전샤프트의 원주방향을 따라 일정 간격을 이루는 다수의 고정구멍을 가지고, 상기 합성수지밀폐립에는 상기 고정구멍에 끼움 결합하는 끼움구멍을 구비한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 회전샤프트 밀폐용 오일 시일은, 이물질의 침투를 차단하기 위한 수단으로, 온도변화에 민감하지 않고 먼지 차단성이 좋은 펠트와, 샤프트에 대한 윤활성이 양호한 합성수지를 립(lip)으로 제작 적용하여, 고무와 펠트와 합성수지의 동시 작용을 유도함으로써 수명이 길고 이물질 차단 능력이 뛰어나다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전샤프트 밀폐용 오일 시일의 적용 예를 나타내 보인 일부 절제 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분 확대도이다.
도 3은 상기 차단펠트립에 대한 합성수지밀폐립의 다른 고정방식을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전샤프트 밀폐용 오일 시일(20)의 적용 예를 나타내 보인 일부 절제 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분 확대도이다.

도시한 바와 같이, 차동장치(10)를 구성하는 하우징(12)의 양측에 개방부(12a)가 형성되어 있고, 두 개의 회전샤프트(14)가 각 개방부(12a)를 통해 하우징(12)에 삽입되어 있다. 하우징(12)은 그 내부에 차동기어장치를 내장한 기어박스로서 엔진의 변속기를 통해 전달된 추진력을 받아 회전샤프트(14)로 전달하는 역할을 한다.

상기 하우징(12)의 개방부(12a)는 일정 내경을 갖는 통로로서, 회전샤프트(14)를 하우징(12)의 내부로 유도한다. 아울러, 개방부(12a)의 내주면은 회전샤프트(14)의 외주면에 대해 일정간격 이격되며 그 사이에 본 실시예의 오일 시일(20)을 갖는다.

상기 오일 시일(20)은 개방부(12a)의 내주면에 고정되며 회전샤프트(14)에 대해서는 미끄럼 운동한다. 가령, 회전샤프트(14)의 축회전시 회전샤프트(14)의 외주면에 대해 마찰하며, 하우징(12)의 내부와 외부를 차단하는 것이다. 오일 시일(20)은, 시일본체(22), 지지프레임(24), 차단펠트립(26), 합성수지밀폐립(28)을 포함한다.

먼저, 시일본체(22)는, 고무로 성형 제작된 것으로서 일정직경을 갖는 링의 형태를 취하고 그 외주면이 상기 개방부(12a)의 내주면에 밀착 고정된다. 개방부(12a)의 내측에 완전히 고정된 상태로 상대운동 하지 않는다.

아울러 시일본체(22)에 있어서, 회전샤프트(14)의 외주면(14a)에 접하는 부분에는 두 개의 더스트립부(22b)와 하나의 메인립부(22a)가 형성된다. 더스트립부(22b)는 외부의 미세먼지나 이물질이 하우징(12)의 내부로 침투하는 것을 차단하는 것으로서, 오일 시일(20)에 회전샤프트(14)를 결합함에 따라 탄성 변형하며, 도시한 바와 같이, 좌측으로 눌려진 형태를 취한다. 더스트립부(22b)는, 오일 시일(20)을 회전샤프트(14)로부터 분리할 경우, 내재하고 있는 탄성 복원력에 의해 수직으로 세워진다.

여하튼, 상기 더스트립부(22b)는 회전샤프트(14)의 외주면을 탄성적으로 가압하며 죄므로, 더스트립부(22b)는 회전샤프트(14)가 축회전 하더라도 회전샤프트(14)의 외주면(14a)으로부터 벌어지지 않고 밀폐 상태를 유지한다.

상기 더스트립부(22b)의 도면상 우측에는 메인립부(22a)가 위치하고 있다. 메인립부(22a)는 회전샤프트(14)의 외주면(14a)을 죄어 하우징(12) 내부의 오일이 외부로 누유 되는 것을 차단한다. 메인립부(22a)도, 오일 시일(20) 내부로 회전샤프트(14)을 삽입한 상태에서 외주면(14a)에 눌려 탄성 변형된다.

아울러 상기 시일본체(22)의 일측에는 보조더스트립부(22c)가 마련되어 있다. 보조더스트립부(22c)는 더스트립부(22b)와 동일한 기능을 가지는 것으로서, 탄성 변형된 상태로 회전샤프트(14)의 수직 단차면(14b)에 밀착한다. 회전샤프트(14)에 단차면(14b)이 없을 경우 보조더스트팁부(22c)는 당연히 생략된다.

상기 지지프레임(24)은 시일본체(22) 내에 수용되며 시일본체(22)의 형태를 유지하는 강성 부재이다. 지지프레임(24)은 시일본체(22)의 사출시 금형내에 인서트 되어 인서트 사출된 것이다. 지지프레임(24)의 작용에 의해 시일본체(22)는 항상 일정한 직경의 링의 형태를 취할 수 있다.

한편, 상기 보조더스트립부(22c)와 더스트립부(22b)의 사이에는 차단펠트립(26)이 구비된다. 차단펠트립(26)은 펠트(Felt)로 제작된 일정두께 및 직경의 링형 부재로서, 그 일부가 시일본체(22)의 일측에 접착 고정되고 나머지가 회전샤프트(14)의 외주면(14a)을 향한다. 차단펠트립(26)은 탄성 변형 가능한 성질을 가지며 외력이 가해지지 않은 상태에서 평평한 상태를 유지한다. 차단펠트립(26)을 포함하는 가상의 평면은 회전샤프트(14)의 중심축선과 직각을 이룬다.

상기 차단펠트립(26)에 외력이 가해지지 않은 상태에서의 차단펠트립(26)의 내경은, 회전샤프트(14)의 직경보다 상대적으로 작다. 따라서, 시일본체(22) 내부로 회전샤프트(14)를 삽입하면 회전샤프트(14)의 외주면에 접하며 구부러진 형태를 취하게 된다. 도 2의 합성수지밀폐립(28)을 생략하더라도 구부러진 형태를 취한다.

알려진 바와 같이, 펠트(Felt) 자체는, 온도변화에 민감하지 않고 먼지 차단성이 좋다. 이를테면, 온도변화에 따른 팽창율이나 수축율이 작아, 그 내부 조직의 공극의 확장이나 축소가 없다. 항상 안정적인 먼저 포집능력을 갖는 것이다.

결국, 상기 차단펠트립(26)은, 보조더스트립부(22c)와 더스트립부(22b)의 사이로 침투한 미세 먼지 등의 이물질을 효과적으로 포집하여, 보조더스트립부(22c) 및 더스트립부(22b)의 부하를 경감시키는 역할을 겸한다.

상기 차단펠트립(26)이 갖는 또 하나의 기능은, 합성수지밀폐립(28)을 회전샤프트(14)의 외주면에 밀착시키는 것이다. 가령 도 2의 화살표 a방향으로 펼쳐지려는 자신의 탄성복원력을 합성수지밀폐립(28)에 인가하여 합성수지밀폐립(28)과 회전샤프트(14) 외주면(14a)의 사이가 차단되게 하는 것이다.

상기 합성수지밀폐립은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제작된 링형 부재로서, 일정폭 및 두께를 가지며 회전샤프트(14)의 외주면에 밀착한다. 합성수지밀폐립은, 축회전하는 회전샤프트(14)의 외주면(14a)과의 밀착을 유지한 상태로 회전샤프트(14)의 축회전을 허용한다. 공지의 사실과 같이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 열적 화학적 성질이 뛰어나고 마찰계수가 작아 회전샤프트(14)와 안정적인 밀착을 유지하며 불순물의 침투를 효과적으로 차단한다.

도면부호 26a는 수용홈이다. 상기 수용홈(26a)은 합성수지밀폐립(28)의 끼워져 결합하는 홈이다. 상기 수용홈(26a)에 대한 합성수지밀폐립(28)의 고정은 접착방식이나 융착방식을 적용할 수 있다.

도 3은 상기 차단펠트립(26)에 대한 합성수지밀폐립(28)의 다른 고정방식을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 상기 차단펠트립(26)에 다수의 고정구멍(26b)을, 합성수지밀폐립(28)에 다수의 끼움돌기(28a)를 형성하고, 각 고정구멍(26b)에 끼움돌기(28a)를 삽입함으로써, 차단펠트립(26)에 대한 합성수지밀폐립(28)의 결합을 유지시킬 수도 있다.

상기한 바와 같이, 구성되는 본 실시예에 따른 밀폐용 오일 시일(20)은, 고무와 펠트와 합성수지(PTFE)가 상호 결합한 상태로 기밀을 유지한다. 위에 언급한 바와 같이, 펠트와 합성수지는 고무와 또 다른 기능을 가지므로, 결국 본 실시예의 오일 시일(20)은 세 가지의 실링부재가 조합된 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:차동장치 12:하우징
12a:개방부 14:회전샤프트
14a:외주면 14b:단차면
20:오일시일 22:시일본체
22a:메인립부 22b:더스트립부
22c:보조더스트립부 24:지지프레임
26:차단펠트립 26a:수용홈
26b:고정구멍 28:합성수지밀폐립
28a:끼움돌기

Claims

차량의 차동장치 하우징과, 상기 하우징의 내부로 삽입된 회전샤프트의 외주면 사이에 장착되는 것으로서,
일정직경을 갖는 링의 형태를 취하며 상기 회전샤프트의 외주면에 채워지는 것으로, 상기 회전샤프트와 차례로 접하는 메인립부, 더스트립부 및 보조더스트립부를 포함하는 시일본체와;
상기 시일본체 내에 수용되며 시일본체의 형태를 유지하는 지지프레임과;
상기 시일본체의 내향부의 상기 더스트립부 및 보조더스트립부 사이 공간에 배치 고정되는 차단펠트립과;
상기 차단펠트립에 고정된 상태로 회전샤프트의 외주면에 밀착하도록 상기 차단펠트립보다 작으면서 상기 외주면에 대응되는 크기의 밴드형 합성수지밀폐립을 포함하고,
상기 차단펠트립은 상기 더스트립부와 상기 보조더스트립부 사이로 침투한 외부 이물질을 포집하여서, 상기 더스트립부와 보조더스트립부의 부하를 경감시키는 것을 특징으로 하는 회전샤프트 밀폐용 오일 시일.
제1항에 있어서,
상기 차단펠트립은 일정두께를 갖는 펠트(felt)로 제작되며, 그 내경이 상기 회전샤프트의 직경보다 상대적으로 작아, 상기 시일본체 내부로 삽입된 회전샤프트에 의해 탄성 변형된 상태로 회전샤프트의 외주면을 탄성 가압하고,
상기 합성수지밀페립은, 차단펠트립의 탄력을 받아 회전샤프트의 외주면을 탄력 가압하는 회전샤프트 밀폐용 오일 시일.
제2항에 있어서,
상기 합성수지밀폐립은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 형성된 회전샤프트 밀폐용 오일 시일.
제3항에 있어서,
상기 차단펠트립은, 회전샤프트의 원주방향을 따라 일정 간격을 이루는 다수의 고정구멍을 가지고,
상기 합성수지밀폐립에는 상기 고정구멍에 끼움 결합하는 끼움돌기를 구비하는 회전샤프트 밀폐용 오일 시일.