KR101992323B1

KR101992323B1 - 더스트 씰 조립체

Info

Publication number: KR101992323B1
Application number: KR1020180131312A
Authority: KR
Inventors: 김창곤
Original assignee: 평화오일씰공업 주식회사
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-06-25

Abstract

하우징과 하우징을 관통하는 샤프트 사이의 틈새를 막는 더스트 씰 조립체가 개시된다. 개시된 더스트 씰 조립체는, 하우징의 내주면에 밀착 지지되는 하우징 밀착부, 및 하우징 밀착부에서 샤프트를 향한 내측으로 확장 돌출되고, 샤프트의 외주면에 탄성 밀착되는 립을 구비한 내측 확장부를 구비한 씰 본체, 및 샤프트가 관통하는 통공이 형성된 링 형상의 부재로서, 씰 본체에 결합된 가이드 부시를 구비한다. 샤프트의 외주면이 가이드 부시의 통공을 한정하는 내주면에 가로막혀, 샤프트의 방사 방향의 움직임이 제한된다.

Description

더스트 씰 조립체{Dust Seal assembly}

본 발명은 하우징과 상기 하우징을 관통하는 샤프트 사이를 막아 이물질의 침투를 차단하는 더스트 씰 조립체에 관한 것이다.

예컨대, 차량의 파워 스티어링(power steering) 장치, 쇽업소버(shock absorber)에는 하우징(housing)과 상기 하우징의 외부에서 내부로 관통하는 샤프트(shaft) 사이의 틈새를 막아 이물질의 침투를 방지하는 더스트 씰(dust seal)이 구비된다. 상기 더스트 씰은 샤프트의 편심에 기인한 샤프트의 회전 진동이나, 샤프트에 가해지는 횡방향 하중에 취약한 문제가 있다. 부연하면, 샤프트의 무게 중심이 샤프트의 축선에서 미세하게 편심되면 샤프트가 고속 회전중에 축선과 교차하는 방사 방향(radial direction)으로 진동할 수 있다. 또한, 샤프트에 축선과 교차하는 방향으로 하중이 가해지면 상기 샤프트가 미세하게 휘어질 수 있다. 이와 같이 샤프트가 방사 방향으로 진동하거나 휘게 되면, 샤프트의 외주면에 탄성 밀착되는 더스트 씰의 립(lip)과 샤프트 외주면 사이로 이물질 침투량이 증대된다. 또한, 상기 립의 편마모와 손상이 촉진되어 더스트 씰의 내구성이 저하된다.

샤프트의 회전 진동이나 샤프트의 휨을 억제하기 위하여 샤프트의 외주면 중에서 상기 더스트 씰에 근접한 부분에 추가적으로 베어링(bearing)을 설치하는 경우도 있으나, 베어링을 설치하기에 적절한 위치와 설치 공간을 확보하기 어려운 경우가 많으며, 설사 베어링을 설치한다고 하더라도 상기 샤프트와 하우징을 구비하는 장치의 제조 원가가 상승하고, 조립 생산성이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0431397호

본 발명은, 샤프트의 방사 방향(radial direction) 방향 움직임을 제한하는 가이드 부시를 구비하는 더스트 씰 조립체를 제공한다.

본 발명은, 하우징과 상기 하우징을 관통하는 샤프트 사이의 틈새를 막는 더스트 씰 조립체로서, 상기 하우징의 내주면에 밀착 지지되는 하우징 밀착부, 및 상기 하우징 밀착부에서 상기 샤프트를 향한 내측으로 확장 돌출되고, 상기 샤프트의 외주면에 탄성 밀착되는 립(lip)을 구비한 내측 확장부를 구비한 씰 본체, 및 상기 샤프트가 관통하는 통공이 형성된 링(ring) 형상의 부재로서, 상기 씰 본체에 결합된 가이드 부시(guide bush)를 구비하고, 상기 샤프트의 외주면이 상기 가이드 부시의 통공을 한정하는 내주면에 가로막혀, 상기 샤프트의 방사 방향의 움직임이 제한되는 더스트 씰 조립체를 제공한다.

상기 가이드 부시는 PTFE(polytetrafluoroethylene)으로 형성될 수 있다.

상기 가이드 부시는 상기 샤프트의 외주면과 상기 하우징 밀착부의 내주면 사이에 마련된 씰 본체의 내측 공간에 끼워질 수 있다.

상기 씰 본체는 상기 하우징 밀착부의 내주면에서 돌출된 결합 돌기를 구비하고, 상기 가이드 부시의 외주면에는 상기 결합 돌기가 끼워지는 돌기 안착 홈(groove)이 형성되고, 상기 결합 돌기가 상기 돌기 안착 홈 내측면에 탄성 밀착되도록 상기 돌기 안착 홈에 상기 결합 돌기가 끼워질 수 있다.

상기 씰 본체는, 상기 강체로 이루어진 부재로서 상기 하우징 밀착부와 내측 확장부가 접합 지지되는 강체 프레임을 더 구비하고, 상기 가이드 부시의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 사이의 최단 간격은, 0보다 크고 상기 강체 프레임의 내주 모서리와 상기 샤프트의 외주면 사이의 간격보다 작을 수 있다.

본 발명의 더스트 씰 조립체는 샤프트의 방사 방향 움직임을 제한하는 가이드 부시를 구비한다. 따라서, 씰 본체의 립(lip)과 샤프트의 외주면 사이를 통한 이물질의 침투를 신뢰성 있게 차단한다. 또한, 상기 립의 편마모나 손상이 억제되어서 더스트 씰 조립체의 내구성이 향상된다. 또한, 상기 샤프트의 방사 방향 움직임을 억제하는 베어링을 추가적으로 설치하지 않아도 되므로, 더스트 씰 조립체가 설치된 장치의 제조 원가가 절감되고, 조립 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 더스트 씰 조립체의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 더스트 씰 조립체가 하우징에 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 더스트 씰 조립체를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 더스트 씰 조립체의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 더스트 씰 조립체가 하우징에 설치된 상태를 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 더스트 씰 조립체(10)는 하우징(2)와 상기 하우징(2)의 외부에서 내부로 관통하는 샤프트(shaft)(5)를 구비하는 장치에서, 상기 하우징(2)과 샤프트(5) 사이를 막아서 하우징(2)의 내부 공간(4)으로 침투하는 예컨대, 먼지, 니수(泥水) 등의 이물질을 차단하기 위해 사용된다.

더스트 씰 조립체(10)은 씰 본체(11)와, 상기 씰 본체(11)에 결합되는 가이드 부시(guide bush)(25)를 구비한다. 씰 본체(11)는 강체 프레임(12)과 고무 부재(13)를 구비한다. 강체 프레임(12)은 예컨대, 스테인레스스틸(stainless steel)과 같은 강체로 이루어진 링(ring) 형상의 부재로서, 종단면 형상이 알파벳 'L' 또는 한글 자음 'ㄴ' 형상이다.

고무 부재(13)는 고무 소재로 형성되며, 강체 프레임(12)에 접합 지지된다. 고무 부재(13)는 하우징(2)의 내주면(3)에 밀착 지지되는 하우징 밀착부(15)와, 상기 하우징 밀착부(15)에서 샤프트(5)를 향한 내측으로 확장 돌출된 내측 확장부(16)를 구비한다. 하우징 밀착부(15)는 샤프트(5)의 축선(CL)과 평행한 방향, 즉 Z축과 평행하게 연장되고, 내측 확장부(16)는 하우징 밀착부(15)의 길이 방향 양 측 말단 중에서 하우징 내부 공간(4)으로부터 더 먼 일 측 말단에서 샤프트(5)를 향한 내측으로 돌출된다.

내측 확장부(16)는 샤프트(5)의 외주면(6)에 탄성 밀착되는 제1 및 제2 립(lip)(17, 18)을 구비한다. 상기 제1 및 제2 립(17, 18)의 말단은 샤프트(5)의 축선(CL)을 중심으로 하는 원 궤도를 따라 연장된다. 제1 및 제2 립(17, 18)은 먼지, 니수(泥水) 등의 이물질이 샤프트(5)의 외주면(6)을 따라 하우징(2) 외부에서 하우징(2)의 내부 공간(4)으로 침투하는 것을 억제한다. 제1 립(17)이 제2 립(18)보다 하우징 내부 공간(4)에 더 가깝게 배치된다.

가이드 부시(25)는 샤프트(5)가 관통하는 통공(26)이 형성된 링(ring) 형상의 부재이다. 가이드 부시(25)의 통공(26)은 단차진 2개의 내주면(34, 35)에 의해 한정된다. 제1 내주면(34)과 제2 내주면(35)의 횡단면 형상은 상기 축선(CL)을 중심으로 하는 동심원 형상이다. 제1 내주면(34)이 제2 내주면(35)보다 하우징 내부 공간(4)에 가깝게 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 가이드 부시(25)는 샤프트 외주면(6)과 하우징 밀착부(15)의 내주면 사이에 마련된 씰 본체(11)의 내측 공간에 끼워져서 씰 본체(11)에 결합된다.

가이드 부시(25)가 씰 본체(11)에 결합된 때 가이드 부시(25)의 제2 내주면(35)과 외주면(28) 사이의 측면, 즉 도 2를 기준으로 가이드 부시(25)의 하측면이 상기 내측 확장부(16)의 내측면에 밀착된다. 상기 제2 내주면(35)의 내경(inner diameter)은 제1 내주면(34)의 내경(DB)보다 크고, 상기 제1 립(17)과 간섭되지 않는 크기로 설계된다.

씰 본체(11)는 하우징 밀착부(15)의 내주면에서 돌출된 결합 돌기(20)를 구비한다. 상기 결합 돌기(20)는 고무 부재(15)에 마련된다. 가이드 부시(25)의 외주면(28)에는 상기 결합 돌기(20)가 끼워지는 돌기 안착 홈(30)이 형성된다. 상기 돌기 안착 홈(30)은 상기 축선(CL)을 향해 일정한 깊이(GD)로 파이고, 상기 축선(CL)과 평행한 방향으로 일정한 폭(GW)으로 파인 원형의 홈(groove)일 수 있다.

가이드 부시(25)가 씰 본체(11)에 결합된 때, 상기 결합 돌기(20)가 돌기 안착 홈(30)을 한정하는 돌기 안착 홈(30)의 내측면에 탄성 밀착되도록 상기 결합 돌기(20)가 돌기 안착 홈(30)에 끼워진다. 돌기 안착 홈(30) 내측면에 결합 돌기(20)가 탄성 밀착되어야 가이드 부시(25)가 씰 본체(11)에 대해 고정되어 더스트 씰 조립체(10)에 외력이 가해지더라도 가이드 부시(25)가 실 본체(11)에 대해 움직이거나 진동하지 않을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 가이드 부시(25)는 씰 본체(11)에 결합 지지되고, 하우징(2)에는 지지되지 않는다.

결합 돌기(20)가 돌기 안착 홈(30) 내측면에 탄성 밀착되기 위하여, 상기 결합 돌기(20)의 높이(PT), 즉 상기 축선(CL)을 향해 돌출된 높이가 상기 돌기 안착 홈(30)의 깊이(GD)와 같거나 약간 클 수 있다. 또는, 상기 결합 돌기(20)의 폭(PH), 즉 상기 축선(CL)과 평행한 방향으로 돌출된 폭이 상기 돌기 안착 홈(30)의 폭(GW)과 같거나 약간 클 수 있다. 바람직하게는, 씰 본체(11)에 끼워진 가이드 부시(25)의 외주면(28)은 상기 하우징 밀착부(15)의 내주면에 탄성 밀착될 수 있다.

가이드 부시(25)를 씰 본체(11)에 끼울 때 가이드 부시(25)의 외주면(28)이 결합 돌기(20)에 의해 가로막히지 않고 쉽게 상기 씰 본체(11)의 내측 공간으로 진입할 수 있도록, 상기 결합 돌기(20)의 상측면, 즉 하우징 내부 공간(4)에 상대적으로 가까운 측면은 경사면(21)으로 형성될 수 있다.

상기 샤프트(5)의 방사 방향 움직임은 샤프트(5)의 편심된 무게 중심에 기인하여, 또는 하우징(2) 또는 샤프트(5)에 가해진 외력에 기인하여, 상기 샤프트(5)가 축선(CL)을 기준으로 방사 방향으로 움직일 수 있다. 그러나, 상기 더스트 씰 조립체(10)가 하우징(2) 내주면(3)과 샤프트(5)의 외주면(6) 사이의 틈새를 폐쇄하도록 상기 하우징 내주면(3)에 설치되면, 상기 샤프트 외주면(6)이 가이드 부시(25)의 제1 내주면(34)에 가로막혀서 상기 샤프트(5)의 방사 방향(radial direction)의 움직임이 제한된다.

가이드 부시(25)의 제1 및 제2 내주면(34, 35) 중에서 상기 제1 내주면(34)이 샤프트(5)의 외주면(6)에 더 가까운 내주면이다. 따라서, 상기 제1 내주면(34)과 샤프트 외주면(6) 사이의 간격(TC)이 가이드 부시(25)의 통공(26)을 한정하는 내주면과 샤프트 외주면(6) 사이의 최단 간격이 된다. 상기 최단 간격(TC)은 0보다 크고, 강체 프레임(12)의 내주 모서리(12e)와 상기 샤프트 외주면(6) 사이의 간격(RG)보다 작다. 상기 최단 간격(TC)이 O보다 작거나 같으면, 샤프트(5)의 회전시 샤프트 외주면(6)과 제1 내주면(34) 간의 마찰로 인한 샤프트(5)의 동력 손실이 크고, 마찰열이 커져서 화재가 발생할 수도 있다. 한편, 상기 최단 간격(TC)이 상기 강체 프레임 내주 모서리(12e)와 샤프트 외주면(6) 사이의 간격(RG)보다 크거나 같으면, 샤프트(5)의 방사 방향 움직임 한계가 너무 커져서, 립(17, 18)의 과도한 꺽임이 제한되지 못하며, 상기 립(17, 18)의 꺽인 부분과 샤프트(5)의 외주면(6) 사이를 통해 이물질이 용이하게 침투할 수 있다. 또한, 상기 립(17, 18)의 편마모나 손상이 만족스럽게 제한되지 못하여 더스트 씰 조립체(10)의 내구성 향상 효과도 만족스럽지 않을 수 있다.

가이드 부시(25)는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 PTFE(polytetrafluoroethylene)으로 형성될 수 있다. 상기 PTFE는 마찰계수가 작고 내마모성이 우수한 플라스틱 소재이기 때문에, 가이드 부시(25)의 제1 내주면(34)이 샤프트(5)의 외주면(6)과 충돌 마찰하는 경우에도 마찰로 인한 마모와 마찰열 발생이 비교적 적으며, 샤프트(5)의 동력 손실도 최소화될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 더스트 씰 조립체 11: 씰 본체
12: 강체 프레임 13: 고무 부재
17, 18: 립 20: 결합 돌기
25: 가이드 부시 30: 돌기 안착 홈

Claims

하우징과 상기 하우징을 관통하는 샤프트 사이의 틈새를 막는 더스트 씰 조립체로서,
상기 하우징의 내주면에 밀착 지지되는 하우징 밀착부, 및 상기 하우징 밀착부에서 상기 샤프트를 향한 내측으로 확장 돌출되고, 상기 샤프트의 외주면에 탄성 밀착되어 이물질이 상기 하우징 외부에서 내부로 침투하는 것을 억제하는 립(lip)을 구비한 내측 확장부를 구비한 씰 본체; 및, 상기 샤프트가 관통하는 통공이 형성된 링(ring) 형상의 부재로서, 상기 씰 본체에 결합 지지되고 상기 하우징에는 지지되지 않는 가이드 부시(guide bush);를 구비하고,
상기 샤프트의 외주면이 상기 가이드 부시의 통공을 한정하는 내주면에 가로막혀, 상기 샤프트의 방사 방향의 움직임이 제한되는 것을 특징으로 하는 더스트 씰 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 부시는 PTFE(polytetrafluoroethylene)으로 형성된 것을 특징으로 하는 더스트 씰 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 부시는 상기 샤프트의 외주면과 상기 하우징 밀착부의 내주면 사이에 마련된 씰 본체의 내측 공간에 끼워지는 것을 특징으로 하는 더스트 씰 조립체.
제3 항에 있어서,
상기 씰 본체는 상기 하우징 밀착부의 내주면에서 돌출된 결합 돌기를 구비하고,
상기 가이드 부시의 외주면에는 상기 결합 돌기가 끼워지는 돌기 안착 홈(groove)이 형성되고,
상기 결합 돌기가 상기 돌기 안착 홈 내측면에 탄성 밀착되도록 상기 돌기 안착 홈에 상기 결합 돌기가 끼워지는 것을 특징으로 하는 더스트 씰 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 씰 본체는, 강체로 이루어진 부재로서 상기 하우징 밀착부와 내측 확장부가 접합 지지되는 강체 프레임을 더 구비하고,
상기 가이드 부시의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 사이의 최단 간격은, 0보다 크고 상기 강체 프레임의 내주 모서리와 상기 샤프트의 외주면 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 더스트 씰 조립체.