KR102077826B1 - 볼트용 더스트 씰 - Google Patents

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KR102077826B1
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평화오일씰공업 주식회사
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/004—Sealing; Insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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Abstract

개시된 볼트용 더스트 씰은, 외주면에 수나사 패턴이 형성된 볼트 로드를 구비한 볼트의 주변에 배치되며, 볼트 로드가 관통하며 끼워진다. 볼트용 더스트 씰은, 링 형상의 강체로서, 볼트가 체결되는 상대 부재에 고정 지지되는 지지체, 및 고무로 이루어지고 지지체에 접합 지지된 부재로서, 원 궤도를 형성하도록 내측으로 연장되어 볼트 로드의 외주면에 탄성 밀착되는 내측 립부을 구비한 탄성체를 구비한다.

Description

볼트용 더스트 씰{Dust seal for bolt}
본 발명은 볼트가 체결되는 체결공을 통한 이물질의 침투와 오일의 누설을 막아주는 볼트용 더스트 씰에 관한 것이다.
엔진, 변속기 등의 기계 장치에서 볼트(bolt)가 체결되는 다수의 부분이 존재한다. 상기 볼트의 체결 부분을 통해 상기 기계 장치 내부에서 외부로 오일(oil) 등의 유체가 누설(leaking)되지 않도록 또는 외부에서 내부로 먼지 등의 이물질이 침투하지 않도록, 볼트의 헤드(head)와 상기 볼트가 체결되는 상대 부재의 표면 사이에 링(ring) 형상의 실링 와셔(sealing washer)가 개재되거나, 실란트(sealant)가 도포된다.
그런데, 상기 실링 와셔 또는 실란트를 적용하는 방법은 볼트가 강하게 조여져 체결되지 않는 경우 또는 반복적인 사용에 의해 볼트의 조임이 약간 느슨해진 경우에, 이물질의 차단 및 누유 방지의 효과가 없다는 문제가 있다. 또한, 볼트의 조임이 약간 느슨해진 경우에 볼트 조임이 완전히 풀려 기계 장치에서 분리 이탈될 때까지 진행되는 것을 막아주거나 지연시켜주지 못하는 문제가 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0479340호
본 발명은, 볼트의 체결공을 통한 누유 및 이물질 침입을 방지하고, 특히 볼트의 조임이 느슨해진 경우에도 누유 및 이물질 침입 방지 효과가 유지되고, 볼트 풀림 진행을 지연시키는 볼트용 더스트 씰을 제공한다.
본 발명은, 외주면에 수나사 패턴이 형성된 볼트 로드(bolt rod)를 구비한 볼트의 주변에 배치되어 상기 볼트 로드가 관통하며 끼워지는 것으로, 링(ring) 형상의 강체로서, 상기 볼트가 체결되는 상대 부재에 고정 지지되는 지지체, 및 고무(rubber)로 이루어지고 상기 지지체에 접합 지지된 부재로서, 원 궤도를 형성하도록 내측으로 연장되어 상기 볼트 로드의 외주면에 탄성 밀착되는 내측 립부(lip portion)을 구비한 탄성체를 구비하는 볼트용 더스트 씰을 제공한다.
상기 내측 립부는 상기 볼트 로드 외주면에 형성된 수나사 패턴에 탄성 밀착되며, 상기 내측 립부의 두께는 상기 수나사 패턴의 피치(pitch)의 크기보다 작을 수 있다.
삭제
상기 탄성체는 상기 상대 부재와 상기 지지체 사이의 틈을 폐쇄하도록 상기 상대 부재의 표면에 탄성 밀착되는 상대 부재 밀착 립부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 볼트용 더스트 씰은 볼트가 체결된 부분에서 볼트 통공과 볼트 로드 사이의 미세 틈새를 통한 누유 및 이물질 침입을 막아주며, 특히 볼트의 조임이 느슨해진 경우에도 누유 및 이물질 침입을 막아주는 효과가 유지된다.
또한, 본 발명의 볼트용 더스트 씰은 탄성체의 내측 립부가 볼트 로드 외주면의 수나사 패턴에 탄성 밀착되어서 볼트가 강하게 조여지지 않은 상태에서도 볼트 풀림의 진행을 지연시키는 효과가 있다. 따라서, 볼트를 상대 부재에 대해 강하게 조이지 않고 약간만 조인 상태로 기계나 기구를 운반 또는 이송할 때 상기 볼트가 볼트 통공에서 빠져 분실되는 사고를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼트용 더스트 씰의 단면도이다.
도 2는 도 2의 볼트용 더스트 씰이 적용된 일 예를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 III 부분을 확대 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 볼트용 더스트 씰을 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 볼트용 더스트 씰의 단면도이고, 도 2는 도 2의 볼트용 더스트 씰이 적용된 일 예를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 III 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 볼트(bolt)(10)는 제1 및 제2 상대 부재(1, 8)에 체결된다. 구체적으로, 볼트(10)에 의해 제1 상대 부재(1)가 제2 상대 부재(8)에 결합 고정된다.
볼트(10)는 예컨대, 스테인레스스틸(stainless steel)과 같은 금속 소재로 형성되며, 일체로 이어진 볼트 헤드(head)(11)와 볼트 로드(rod)(13)를 구비한다. 상기 볼트 로드(13)는 Z축과 평행하게 연장되며, 외주면에 수나사 패턴(male screw pattern)(14)이 형성된다. 볼트 헤드(11)는 볼트 로드(13)의 직경 크기보다 큰 직경(HD)을 가지며, 볼트 로드(13)의 상단에 이어진다.
제1 상대 부재(1)에는 볼트 로드(13)가 관통하는 제1 볼트 통공(6)이 마련되고, 제2 상대 부재(8)에는 상기 제1 볼트 통공(6)과 일렬로 배치되며 상기 볼트 로드(13)가 관통하는 제2 볼트 통공(9)이 마련된다. 제1 상대 부재(1)가 제2 상대 부재(8)보다 볼트 헤드(11)에 더 가깝게 위치한다. 제2 볼트 통공(9)의 내주면에는 상기 볼트 로드(13)의 수나사 패턴(14)에 치합되는 암나사 패턴(female screw pattern)이 형성된다. 볼트 로드(13)의 수나사 패턴(14)이 제1 볼트 통공(6)을 관통하면서 서로 간섭되지 않게 제1 볼트 통공(6)의 내경은 볼트 로드(13)의 직경보다 약간 크고, 제1 볼트 통공(6)의 내주면에는 암나사 패턴이 형성되지 않는다. 한편, 도 2에 도시된 예와 다르게, 상기 볼트(10)와 짝을 이루는 너트(nut)(미도시)가 더 구비되고, 상기 볼트(10)와 너트가 체결되어 제1 상대 부재(1)가 제2 상대 부재(8)에 결합 고정될 수도 있다.
제1 상대 부재(1)의 상측면에는 후술할 볼트 용 더스트 씰(20)이 삽입 안착되는 더스트 씰 안착 홈(groove)(2)이 마련된다. 상기 더스트 씰 안착 홈(2)은 수평 단면이 원형이 홈(groove)으로서, 제1 상대 부재(1) 상측면에서 미리 설정된 깊이로 파여진 홈이다. 상기 더스트 씰 안착 홈(2)은 제1 볼트 통공(6)의 내주면과 동축(同軸) 방향으로 연장되는 내주면(3)과, 수평한 바닥면(4)에 의해 한정된다. 바람직하게는, 더스트 씰 안착 홈(2)의 내경 크기는 볼트 헤드(11)의 직경(HD) 크기보다 작고, Z축과 평행한 방향으로 더스트 씰 안착 홈(2)의 깊이는 후술할 볼트용 더스트 씰(20)의 높이보다 약간 크다.
볼트용 더스트 씰(20)은 볼트(10)의 주변에 배치되어 상기 볼트 로드(13)가 관통하며 끼워지는 것으로, 지지체(21) 및 탄성체(25)를 구비한다. 지지체(21)는 링(ring) 형상의 강체(rigid body)로서, 볼트(10)가 체결되는 제1 상대 부재(1)에 고정 지지된다. 지지체(21)는 예컨대, 스테인레스스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 지지체(21)는 직경(SD)의 크기가 일정한 중간부(22)와, 아래로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼(taper)진 하단부(23)를 구비한다. 바람직하게는, 상기 지지체(21)의 중간부(22)의 직경(SD) 크기는 상기 더스트 씰 안착 홈(2)의 내경 크기와 같다.
탄성체(25)는 상기 지지체(21)에 접합된 부재로서, 고무(rubber)로 이루어진다. 탄성체(22)는 접착제를 매개로 하여 상기 지지체(21)의 내주면에 접합될 수 있다. 또는, 상기 지지체(21)를 금형(molde)에 삽입하고, 용융된 고무 재료를 상기 금형에 주입하고 가류하는 삽입 사출 방법에 의해서 상기 지지체(21) 및 이에 접합된 탄성체(25)를 구비한 볼트용 더스트 씰(20)을 제조할 수 있다.
탄성체(25)는 원 궤도를 형성하도록 내측, 즉 볼트용 더스트 씰(20)의 중심 방향으로 연장되어서 볼트 로드(13)의 외주면에 탄성 밀착되는 내측 립부(lip portion)(26)와, 제1 상대 부재(1)와 지지체(21) 사이의 틈을 폐쇄하도록 제1 상대 부재(1)의 표면에 탄성 밀착되는 상대 부재 밀착 립부(29)를 구비한다. 바람직하게는, 내측 립부(26)의 두께(TH)는 볼트 로드(13) 외주면의 수나사 패턴(14)의 피치(pitch)(PI)의 크기보다 작다. 만약 상기 내측 립부(26)의 두께(TH)가 상기 수나사 패턴(14)의 피치(PI) 크기보다 크거나 같다면, 상기 내측 립부(26)의 말단이 상기 수나사 패턴(14)의 산(peak)(15)에는 밀착될 수 있지만, 수나사 패턴(14)의 골(trough)(16) 또는 인접한 산(15)과 골(16) 사이의 경사면에는 밀착될 수 없다. 따라서, 상기 수나사 패턴(14)과 내측 립부(26) 말단 사이에 이물질 침투나 누유가 허용되는 틈이 발생할 가능성이 커진다. 즉, 이물질 침투 방지 및 누유 방지의 신뢰성이 저하된다.
또한, 내측 립부(26)는 자신의 두께 방향, 즉 Z축과 평행한 방향으로 이격된 립(27)과 하단 모서리(28)를 구비한다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 상기 립(27)은 상기 하단 모서리(28)보다 상측에 위치하며, 하단 모서리(28)보다 내측, 즉 볼트용 더스트 씰(20)의 중앙을 향해 더 돌출된다. 이에 따라, 립(27)과 하단 모서리(28)는 상기 수나사 패턴(14)의 다른 지점에 탄성 밀착된다. 구체적으로, 하단 모서리(28)는 수나사 패턴(14)의 산(15), 또는 인접한 산(15)과 골(16) 사이의 경사면에서 상대적으로 상기 산(15)에 가까운 지점에 탄성 밀착되고, 립(27)은 수나사 패턴(14)의 골(16), 또는 인접한 산(15)과 골(16) 사이의 경사면에서 상대적으로 상기 골(16)에 가까운 지점에 탄성 밀착된다. 이와 같이, 립(27)과 하단 모서리(28)가 수나사 패턴(14)에 이중으로 밀착되므로 단일 립이 수나사 패턴(14)에 밀착되는 경우보다 이물질 침투 방지 및 누유 방지의 신뢰성이 향상된다.
상기 상대 부재 밀착 립부(29)는 지지체(21)의 하단부(23)의 내주면이 노출되지 않게 상기 하단부(23)에 접합된 부분으로, 상기 볼트용 더스트 씰(20)이 상기 제1 상대 부재(1)의 더스트 씰 안착 홈(2)에 삽입 안착된 때 상기 더스트 씰 안착 홈(2)의 바닥면(4)에 밀착된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 상기 지지체 하단부(23)의 하측면이 상기 상대 부재 밀착 립부(29)에 의해 덮여지지 않았으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상대 부재 밀착 립부가 지지체 하단부(23)의 하측면이 가려지도록 상기 지지체 하단부(23)를 에워쌀 수도 있다.
볼트용 더스트 씰(20)은 볼트(10)를 제1 및 제2 상대 부재(1, 8)에 체결하기에 앞서서 제1 상대 부재(1)의 더스트 씰 안착 홈(2)에 삽입 안착되게 설치된다. 상기 지지체(21)의 중간부(22)의 직경(SD) 크기가 더스트 씰 안착 홈(2)의 내경 크기와 같으므로, 상기 지지체(21)는 상기 더스트 씰 안착 홈(2)에 억지 끼움에 의해 고정될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 지지체 하단부(23)는 직경이 작아지게 테이퍼져 있으므로, 상기 더스트 씰 안착 홈(2)의 상측 개구를 통해 상기 지지체 하단부(23)가 상기 더스트 씰 안착 홈(2)에 쉽게 진입할 수 있고, 그 상태에서 볼트용 더스트 씰(20)을 아래로 누르면 볼트용 더스트 씰(20)이 상기 더스트 씰 안착 홈(2)에 안착 고정된다.
볼트용 더스트 씰(20)이 더스트 씰 안착 홈(2)에 안착 고정된 때 상기 상대 부재 밀착 립부(29)가 더스트 씰 안착 홈(2)의 바닥면(4)에 탄성 밀착되고, 상기 지지체 중간부(22)가 더스트 씰 안착 홈(2)의 내주면(3)에 밀착된다. 상술한 바오 바와 같이 Z축과 평행한 방향으로 볼트용 더스트 씰(20)의 높이가 더스트 씰 안착 홈(2)의 깊이보다 작으므로, 더스트 씰 안착 홈(2)에 고정 안착된 볼트용 더스트 씰(20)의 상단이 제1 상대 부재(1)의 상측면보다 높게 돌출되지 않는다.
그리고, 상기 제1 볼트 통공(6)과 제2 볼트 통공(9)을 일렬로 정렬하고, 제1 볼트 통공(6)에 볼트 로드(13)를 끼운다. 볼트 로드(13)의 하단이 제1 볼트 통공(6)을 관통하여 제2 볼트 통공(9)에 이르면 예컨대, 스크류 드라이버와 같은 공구를 이용하여 볼트(10)를 일 방향으로 회전시켜서 볼트 로드(13)의 수나사 패턴(14)이 제2 볼트 통공(9)의 암나사 패턴에 치합되게 하고, 계속 동일한 방향으로 볼트(10)를 회전시켜 볼트 로드(13)가 제2 볼트 통공(9)을 관통하게 한다.
볼트 로드(13)가 더 이상 깊숙이 삽입될 수 없을 정도까지 볼트(10)가 진행한 상태를 통상적으로 볼트(10)가 강하게 꽉 조여진 상태라고 표현한다. 이렇게 볼트(10)가 강하게 조여진 상태에서 볼트 헤드(11)는 제1 상대 부재(1)의 상측면, 구체적으로는 더스트 씰 안착 홈(2)을 폐쇄하도록 상기 더스트 씰 안착 홈(2)의 개구 주변에 밀착되고, 제1 상대 부재(1)의 하측면은 제2 상대 부재(8)의 상측면에 밀착 고정된다. 한편, 도 2에 도시된 실시예와 달리 더스트 씰 안착 홈(2)의 깊이가 볼트용 더스트 씰(20)의 높이보다 작아서 더스트 씰 안착 홈(2)에 고정 안착된 볼트용 더스트 씰(20)의 상단이 제1 상대 부재(1)의 상측면 높이보다 높게 돌출된 경우에는, 볼트(10)가 강하게 조여지면 상기 볼트 헤드(11)가 상기 볼트용 더스트 씰(20)의 상단에 밀착될 수 있다.
이렇게 볼트(10)가 강하게 조여진 상태에서도 볼트 로드(13)의 수나사 패턴(14)과 제1 볼트 통공(6)의 내주면 사이, 및 상기 수나사 패턴(14)과 상기 제2 볼트 통공(9)의 암나사 패턴 사이에 각각 미세 틈새(G1, G2)가 형성된다. 상기 미세 틈새(G1, G2)를 통해 유체, 특히 오일(oil)이 더스트 씰 안착 홈(2) 측으로 새어나올 수 있다. 그러나, 상기 미세 틈새(G1, G2)를 통과한 오일이 볼트 로드(13)를 따라 상향 이동하면 상기 내측 립부(26)의 립(27) 및 하단 모서리(28)에 의해 이동이 막혀서 제1 상대 부재(1)의 상측면으로 누유되지 않게 된다. 또한, 상기 미세 틈새(G1, G2)를 통과한 오일이 더스트 씰 안착 홈(2)의 바닥면(4)을 따라 확산 이동하면 상기 상대 부재 밀착 립부(29)에 의해 이동이 막혀서 제1 상대 부재(1)의 상측면으로 누유되지 않게 된다.
또한, 상기 내측 립부(26) 및 상대 부재 밀착 립부(29)에 의해서, 상기 미세 틈새(G1, G2)가 제1 상대 부재(1)의 외부, 즉 외부 환경으로부터 분리 밀봉되므로, 제1 상대 부재(1) 외부의 먼지, 니수(泥水)와 같은 이물질이 상기 내측 립부(26) 및 상대 부재 밀착 립부(29)에 막혀서 상기 미세 틈새(G1, G2)로 침투하지 못한다. 한편, 도 2에 이점 쇄선으로 도시된 바와 같이 볼트(10)의 조임이 느슨해진 경우 또는 반조립 상태와 같은 특수한 경우에 있어서도, 상기 내측 립부(26)는 볼트 로드(13)의 외주면에 여전히 탄성 밀착되어 있고, 상기 상대 부재 밀착 립부(29)는 상기 더스트 씰 안착 홈(2)의 바닥면(4)에 여전히 탄성 밀착되어 있으므로, 상기 미세 틈새(G1, G2)를 통한 누유 및 이물질 침입을 막아주는 효과는 계속 유지된다.
한편, 상기 볼트용 더스트 씰(20)은 상기 내측 립부(26)가 볼트 로드(13) 외주면의 수나사 패턴(14)에 탄성 밀착되어서 볼트(10)가 강하게 조여지지 않은 상태에서도 볼트(10) 풀림의 진행을 지연시키는 효과가 있다. 따라서, 볼트(10)를 상대 부재(1, 8)에 대해 강하게 조이지 않고 약간만 조인 상태로 기계나 기구를 운반 또는 이송할 때 상기 볼트(10)가 볼트 통공(6, 9)에서 빠져 분실되는 사고를 막을 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.
2: 더스트 씰 안착 홈 10: 볼트
11: 볼트 헤드 13: 볼트 로드
20: 볼트용 더스트 씰 21: 지지체
25: 탄성체 26: 내측 립부
27: 립 29: 상대 부재 밀착 립부

Claims (4)

  1. 외주면에 수나사 패턴이 형성된 볼트 로드(bolt rod)를 구비한 볼트의 주변에 배치되어 상기 볼트 로드가 관통하며 끼워지는 것으로,
    링(ring) 형상의 강체로서, 상기 볼트가 체결되는 상대 부재에 고정 지지되는 지지체; 및,
    고무(rubber)로 이루어지고 상기 지지체에 접합 지지된 부재로서, 원 궤도를 형성하도록 내측으로 연장되어 상기 볼트 로드의 외주면에 탄성 밀착되는 내측 립부(lip portion)을 구비한 탄성체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼트용 더스트 씰.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내측 립부는 상기 볼트 로드 외주면에 형성된 수나사 패턴에 탄성 밀착되며,
    상기 내측 립부의 두께는 상기 수나사 패턴의 피치(pitch)의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 볼트용 더스트 씰.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 상대 부재와 상기 지지체 사이의 틈을 폐쇄하도록 상기 상대 부재의 표면에 탄성 밀착되는 상대 부재 밀착 립부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼트용 더스트 씰.
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