KR102173590B1

KR102173590B1 - 높은 사이클 수명을 갖는 왁스 엑추에이터

Info

Publication number: KR102173590B1
Application number: KR1020157021251A
Authority: KR
Inventors: 랜디 에스. 맥도날드; 브라이언 에이. 스텔로
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2020-11-04
Also published as: US10247175B2; KR20160003625A; WO2014178969A3; CN105121847B; US20160069330A1; WO2014178969A2; CN105121847A; EP2992210A2; EP2992210B1; PL2992210T3

Abstract

왁스 모터 등을 위한 밀봉 조립체는 탄성중합 밀봉부를 통해 슬라이딩할 수 있는 엑추에이터 샤프트에 대해 설치하는 탄성중합 밀봉부를 제공하고, 탄성중합 밀봉부는 샤프트와 탄성중합 밀봉부 사이의 접촉 영역으로부터 변위되는 몰드 플래쉬 영역을 가져, 탄성중합 밀봉부 수명을 크게 증가시킨다.

Description

높은 사이클 수명을 갖는 왁스 엑추에이터{WAX ACTUATOR WITH HIGH CYCLE LIFE}

본 출원은 2013년 4월 29일에 출원된 미국 가출원 61/816,892의 이익을 주장한다.

본 발명은 가열에 반응하여 기계적 작동을 제공하는데 사용된 왁스 모터에 관한 것으로 특히, 연장된 수명을 갖는 왁스 모터에 관한 것이다.

왁스 모터는 가정용 기기를 포함하는 다양한 응용에 사용된 간단하고 신뢰성있는 선형 엑추에이터를 제공한다. 일반적으로, 왁스 모터는 왁스 및 피스톤을 유지하는 금속 하우징을 제공하여, 왁스의 팽창은 피스톤을 바깥쪽으로 구동시킨다. 왁스의 팽창은 하우징이 예를 들어 양의 온도 계수 써미스터와 같은 저항에 의해 가열될 때 발생한다. 일반적으로, 복귀 스프링은, 왁스가 냉각될 때 피스톤을 하우징으로 복귀시키기 위해 왁스 모터와 연관된 메커니즘에 존재한다. 그러한 왁스 모터는 1/4 인치와 같은 짧은 스트로크 거리에 걸쳐 큰 힘을 전개하고, 많은 가열 및 냉각 사이클 동안 동작될 수 있다.

왁스 모터의 설계 및 구조는 본 발명의 양수인에 양도되고 이를 통해 참고용으로 병합된 미국 특허 번호 5,572,869에 기재된다.

왁스 모터 피스톤은 하우징에서 왁스를 유지하는 밀봉부(seal)를 통해 하우징으로부터 통과하는 매끄러운 원통형 로드일 수 있다. 공통 밀봉부는 하나 이상의 워셔, 예를 들어 브래스 워셔가 후속하는 테프론 워셔에 의해 외부 면에 지지된 탄성중합 O-링을 포함한다. 외부 워셔는 외부 워셔 주위의 하우징의 주름화(crimping)에 의해 적소에 유지될 수 있다.

O-링은 하우징에서 대향 보어(counter bore) 내에 설치될 수 있고, 열 팽창 왁스의 배출을 효율적으로 방지하는 유압 밀봉부의 방식으로 부유하도록 할 수 있다.

O-링에 의해 형성된 밀봉부는 초기 동작 동안 왁스 모터의 누출을 신뢰성있게 방지하도록 동작한다. 연장된 이용으로 시간이 지남에 따라, O-링은 피스톤 샤프트와의 경계면에서 마모하기 시작할 수 있으며, 이것은 왁스 모터의 누출 및 장애를 궁극적으로 초래한다.

본 발명자는, 왁스 모터의 광범위한 이용 이후에 전개하는 밀봉부 누출이 밀봉부의 O-링을 생성하는데 사용된 몰딩 프로세스에 크게 종속한다는 것을 결정하였다. 특히, 피스톤과 통상적으로 접촉하는 O-링의 내부 직경으로부터 몰딩 플래쉬를 변위시키도록 몰딩된 O-링은 더 긴 수명을 제공한다. 이것은, 이들 특수하게 몰딩된 o-링 및 표준 O-링 모두가 수천 회의 많은 초기 사이클 동안 허용가능하게 밀봉하고, 임의의 플래쉬는 실제로 마모 지역에서 물질을 증가시킨다는 점에도 불구하고 이루어진다. 설계에 의해 수반될 수 있는 플래쉬의 이러한 변위는 더 균일한 내부 직경을 제공함으로써 접촉 영역의 피크 압력을 감소시킨다.

특히, 본 발명은 하우징을 갖는 열 반응 엑추에이터를 제공하고, 하우징은 축을 따라 연장하는 보어와, 하우징의 제 1 단부에 개구부를 갖는다. 피스톤은 축을 따라 슬라이딩가능하고, 피스톤의 이동으로 하우징의 개구부를 통해 연장가능한 샤프트를 갖고, 열 팽창 물질은 피스톤과 접촉하는 보어 내에 위치된다. 밀봉 조립체는 하우징의 제 1 단부에 부착되어, 개구부를 커버하고, 샤프트의 부분을 둘러싸서, 샤프트가 밀봉부를 슬라이딩하도록 하는 한편, 열 팽창 물질의 배출을 방지한다. 중요하게도, 밀봉 조립체는 탄성중합 밀봉부를 포함하며, 탄성중합 밀봉부는 샤프트의 부분을 둘러싸고, 접촉 영역에서 샤프트의 부분과 접촉하고, 탄성중합 밀봉부는 접촉 영역의 중심으로부터 변위된 몰드 플래쉬 영역을 갖는다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 몰드 플래쉬 영역에서의 가능한 구조적 취성(weakness)을 수용하고, O-링에 대한 가장 높은 접촉 압력을 받는 샤프트와의 접촉 영역의 중심으로부터 이들을 변위시킴으로써 왁스 모터 또는 유사한 디바이스의 동작 수명을 증가시키는 것이다. 종래 기술의 표준 몰딩 프로세스는, O-링 몰드의 코어 및 공동(cavity) 섹션이 만나는 이음매(seam)에 의해 야기된 샤프트와 O-링 사이의 접촉 중심에서 플래쉬를 초래한다. 플래쉬는 일반적으로 텀블링(tumbling) 또는 이차 동작에 의해 또는 핸들링시 제거된다. 본 발명자가 특정 이론에 의해 구속되기를 원하지 않지만, 이러한 플래쉬 제거의 결과가 o-링의 밀봉 영역의 중심에 있는 음 및/또는 양의 표면 결함들이 있는 영역이라고 여긴다.

완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부의 접촉 영역은 실질적으로 일정한 단면을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 탄성중합 밀봉부의 확장(distention), 접촉의 피크 압력, 및 이에 따라 마모 힘을 증가시키지 않고도 탄성중합 밀봉부와 샤프트 사이의 접촉 영역을 증가시켜, 마모율을 감소시키는 것이다.

탄성중합 밀봉부는 탄성중합 밀봉부의 완화된 직경보다 더 큰 직경을 갖는 하우징에서의 대향 보어 내에 설치될 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은 부유 밀봉 설계에서 증가된 밀봉 수명을 제공하는 것이다.

대향 보어는 탄성중합 밀봉부의 외부 주변의 직경과 대향 보어에 설치된 탄성중합 밀봉부의 내부 주변 사이에 실질적으로 중간으로 연장하는 직경을 갖는 보어 주위에서 동축으로 이루어질 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 최소화된 축방향 탄성중합 밀봉 압축을 갖는 설계에서 밀봉 수명을 증가시키는 것이다.

탄성중합 밀봉부는 접촉 영역으로부터 제거된 게이트 마크(gate mark)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 또한 탄성중합체가 탄성중합 밀봉 몰드에 주입되는 곳 근처의 탄성중합 밀봉부에서 가능한 구조적 취성을 또한 수용하는 것이다.

탄성중합 밀봉부는 접촉 영역으로부터 제거된 몰드 플래쉬 영역에서 목격 마크(witness mark)를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 인식가능한 플래쉬가 없는 곳에서도 탄성중합 밀봉부의 마모 수명을 증가시키는 것이다.

완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 포함하는 평면을 따라 원 내에 놓인 단면을 갖는 토러스(torus)일 수 있고, 몰드 플래쉬 영역은 축에 일정 각도로 원을 가로질러 대각선으로 대향된다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 몰드에서의 대칭성을 보존하면서, 몰드 플래쉬 영역을 접촉 영역으로부터 멀어지게 시프트하는 것이다.

대안적으로, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 토러스이고, 축을 포함하는 평면에서 직사각형 단면을 가질 수 있고, 몰드 플래쉬 영역은 직사각형 단면의 코너이다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 몰드 플래쉬 영역을 접촉 영역으로부터 멀어지게 시프트하고, 균일한 압력의 큰 접촉 영역을 제공하는 것이다.

대안적으로, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 절단 원추형 부분을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 축방향 압축이 방사상 밀봉 압축을 제어하는데 사용될 수 있는 테이퍼링된(tapered) 밀봉부를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은, 다음의 상세한 설명, 청구항 및 유사한 도면 부호가 유사한 형상부를 지시하는데 사용되는 도면을 검토하여 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명은, 몰드 플래쉬 영역에서의 가능한 구조적 취성을 수용하고, O-링에 대한 가장 높은 접촉 압력을 받는 샤프트와의 접촉 영역의 중심으로부터 이들을 변위시킴으로써 왁스 모터 또는 유사한 디바이스의 동작 수명을 증가시키는 효과를 갖는다.

도 1은, 왁스 모터 피스톤이 연장할 수 있는 개구부 주위를 크림핑하는 단부를 갖는 하우징을 도시하는 본 발명과 함께 사용하는데 적합한 왁스 모터의 사시도.
도 2는 도 1의 라인 2-2을 따라 취한 단면도로서, 왁스를 유지하는 하우징 내의 공동에서 피스톤의 수용을 도시하고, O-링에 의한 공동 내의 단부는 하나 이상의 워셔가 후속하고, 하나 이상의 워셔는 하우징의 크림핑에 의해 유지되는, 단면도.
도 3은 편향-변위된 몰드 플래쉬를 갖는 O-링의 세부적인 단면도를 도시하는, 피스톤, O-링 및 워셔의 분해도.
도 4는 도 3의 O-링을 제조하기 위한 몰드의 예의 단편을 도시한 도면.
도 5는 O-링의 더 평평한 내부 직경을 또한 제공하는 대안적인 실시예에서 왁스 모터 하우징 및 피스톤 샤프트의 부분 및 도 3의 O-링의 분해 단면도.
도 6은 도 3과 유사한 도면으로서, 몰드 플래쉬가 내부 직경 영역으로부터만 변위되는 대안적인 설계를 도시한 도면.
도 7은 도 2와 유사한 단편적인 단면도로서, 내부 직경 영역으로부터 변위된 몰드 플래쉬를 제공하는 원통형 밀봉 설계를 도시한 단면도.
도 8은 도 7의 원통형 밀봉 설계의 사시도.
도 9는 도 4와 유사한 도면으로서, 도 7의 원통형 밀봉부를 몰딩하기 위한 공동 설계를 도시한 도면.
도 10은 도 7과 유사한 도면으로서, 내부 직경 영역으로부터 변위된 몰드 플래쉬를 또한 갖는 절두원추형 밀봉 설계를 도시한 도면.
도 11은 도 10의 절두 원추형 밀봉부에 대해 도 8과 유사한 도면.
도 12는 도 9와 유사한 도면으로서, 도 10의 절두 원추형 밀봉부의 몰딩을 위한 공동 설계를 도시한 도면.
도 13은 도 7과 유사한 도면으로서, 내부 직경 영역으로부터 변위된 몰드 플래쉬를 또한 갖는 플랜지형 절두 원추형 밀봉부를 도시한 도면.
도 14는 도 8과 유사한 도면으로서, 도 13의 플랜지형 절두 원추형 밀봉부에 대한 도면.
도 15는 도 9와 유사한 도면으로서, 도 13의 플랜지형 절두 원추형 밀봉부를 몰딩하기 위한 공동 설계를 도시한 도면.

본 발명의 실시예가 구체적으로 설명되기 전에, 본 발명이 그 응용에 있어서 다음의 설명에 설명되거나 또는 도면에 도시된 구성요소의 구성 및 배치에 대한 세부사항에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 다른 실시예가 가능할 수 있고, 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 구문 및 용어가 설명의 목적을 위한 것이고, 한정하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. "포함(including)" 및 "포함하는(comprising)" 및 그 변형들의 이용은 이후에 기술된 항목들과 그 등가물 뿐 아니라 추가 항목들 및 그 등가물을 포함하는 것으로 의미된다.

이제 도 1을 참조하면, 왁스 모터(10)는 예를 들어, 기계 원통형 넥(19)을 통해 일단부에서 개구부(14) 및 직사각형 바디(13)를 갖는 금속 하우징(12)을 제공할 수 있다. 연마된 원통형 샤프트(16)는 밀봉 조립체(17)를 통과하는 축(15)을 따라 슬라이딩가능하게 연장할 수 있다. 샤프트(16)는 예를 들어, 경화된 스테인리스 스틸 물질일 수 있다.

또한 도 2를 참조하면, 금속 하우징(12)은, 샤프트(!6)가 연장하는 축(15)을 따라 블라인드 보어(blind bore)(18)를 제공할 수 있다. 개구부(14) 근처의 블라인드 보어(18)의 단부에서의 제 1 대향 보어(20)는 샤프트(16) 주위에 동축으로 위치된 O-링(22)을 유지할 수 있고, 온도 저항성 탄성중합체로 구성될 수 있다. 제 1 대향 보어(20)보다 더 큰 직경을 갖고 개구부(14)에 더 가까운 제 2 대향 보어(24)는 샤프트(16) 주위에 동심으로 적층된 테프론 워셔(26) 및 브래스 워셔(28)를 유지할 수 있어서, 테프론 워셔(26)는 O-링(22)에 인접하고, 브래스 워셔(28)는 테프론 워셔(26)의 외부 측부 상에 위치된다. 테프론 워셔(26)는 샤프트(16)에 억지 끼워맞춤부(interference fit)를 갖는 반면, 브래스 워셔(28)는 왁스 모터(10)의 의도된 동작 온도 범위 내에서 샤프트와 슬라이딩 설치부(sliding fit)를 갖도록 크기를 갖는다.

제 2 대향 보어 주위의 원통형 넥(19)의 립(lip)은, 제 2 대향 보어(24)의 플로어(floor)에 대한 테프론 워셔(26)의 약간의 압축, 그리고 테프론 워셔(26)와 제 1 대향 보어(20)의 플로어 사이의 O-링(22)의 최소한의 압축 또는 무압축을 갖는 위치에서 브래스 워셔(28)를 유지하기 위해 브래스 워셔(28)의 외부 면 주위에서 방사상 안쪽으로 크림핑된다.

왁스 또는 다른 적합한 물질과 같은 열 팽창 물질(30)은 샤프트(16)를 둘러싸는 보어(18) 내에 포함된다.

이제 도 3을 참조하면, O-링(22)은 링 토러스에 근사할 수 있고, 축(15) 주위에 방사상 대칭을 갖는 탄성중합 물질로 구성될 수 있다. 탄성중합 물질이 몰드 부분들 사이의 이음매로 누출될 수 있는 장소인 몰드 플래쉬 영역(32)은 축(15)에 수직인 평면에서 O-링(22)의 단면(33) 주위의 대향 직경에 위치될 수 있다. 특히, O-링(22)의 각 단면에서의 몰드 플래쉬 영역(32)은, 직경 라인(34)이 예를 들어 45도인 각도로 축(15)을 양분하는 단면(33)을 통해 직경 라인(34)을 한정할 것이다. 몰드 플래쉬 영역(32)이 이들 경사진 직경 라인(34)을 따라 변위될 때, 몰드 플래쉬 영역(32)은 O-링(22)의 내부 반경(36)으로부터, 이에 따라 O-링(22)을 통과하는 샤프트(16)와의 접촉으로부터 멀어지게 제거될 것이다. 본 발명은, 몰드 정밀도 또는 후치-몰딩/-제거 단계로 인해 실제 몰드가 없고/몰드 플래쉬 영역(32)에 없을 수 있다는 것을 구상한다. 몰드 플래쉬의 존재와 독립적으로, O-링(22)은 몰드 부분 라인에서 약간의 불규칙성에 의해 야기된 "목격 라인"을 나타낼 수 있다. 그러한 목격 라인은 몰드 부분 또는 다른 불연속부 사이의 사소한 오정렬을 나타낼 수 있다.

이러한 특징의 O-링(22)은, 몰드 플래쉬 영역이 샤프트(16)와 접촉하는 종래의 O-링보다 더 많은 작동 사이클 동안 왁스 모터(10)에서 열 팽창 물질(30)의 밀봉을 제공하도록 결정되었다. 이러한 현상은 마모 영역에서 물질을 각지게 증가시키는 몰드 플래쉬의 존재와 관련되는 것으로 나타나므로, 마모 및 누출을 연기하는 것으로 예상될 수 있다. 본 발명자가 특정 이론에 구속되기를 원하지 않지만, 몰드 플래쉬 영역의 변위가 임의의 몰드 플래쉬와 독립적일 수 있지만, 그 대신, 몰드 이음매 근처의 O-링(22)의 미세 구조를 반영할 수 있다고 여겨진다. 따라서, 본 발명은 실제로 몰드 플래쉬를 나타내는 O-링에 한정되지 않는다.

O-링(22)은 몰딩 프로세스 동안 공급 스프루(sprue)의 물질에 대한 O-링(22)의 부착으로부터 과도한 탄성중합 물질인 게이트 마크(38)를 더 가질 수 있다. 게이트 마크(38)는 또한 마모 영역으로부터, 예를 들어 샤프트(16)와의 접촉으로부터 멀리 있는 O-링(22)의 외부 직경으로 변위될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 이러한 유형의 O-링은 상승시 좁아지는 위쪽으로 연장하는 절두 원추형 돌출부(44)를 갖는 하부 플레이트(42)를 갖는 몰드(40)에 의해 제조될 수 있다. 돌출부(44)는 일반적으로 원하는 직경 라인(34)에 따르는 플레이트(42)의 표면에 예를 들어 45도인 각도로 형성된 측벽을 가질 수 있다. 절두 원추형 돌출부(44)의 이러한 위쪽의 연장을 따라 중심이 두어질 때, 고리형 그루브(46)는 환상 단면을 갖는 몰드 공동의 하나의 절반부를 한정하도록 절두체(frustrum)의 둘레를 정할 수 있다(circumscribe). 상부 플레이트(48)는 몰딩 프로세스 동안 그와 짝을 이루기 위해 위쪽의 절두 원추형 돌출부(44)와 동일한 일반적인 외부 치수를 갖는 절두 원추형 공동(50)을 가질 수 있다. 다른 그루브(52)는 이러한 공동(50)의 표면에 가공되고, 상부 플레이트(48) 및 하부 플레이트(42)가 도 4의 차단된 거주된 관계에 있을 때 돌출부(44)의 그루브(46)와 짝을 이룬다.

탄성중합 물질은 용융된 형태로 그리고 고압으로 공동에 힘이 가해질 수 있고, 공동은 공동의 외부로부터 방사상 방향으로 공동을 양분하는 그루브(52) 및 그루브(46){게이트 채널(57)을 통해}에 의해 형성된다. 본 발명에 사용하는데 적합한 O-링 몰딩 방법은, 본 명세서에 인용되고 그 전체가 참고용으로 병합된 Americal Machinists의 1945년 8월 2일에서 미국 특허 4,043,727에 일반적으로 기재되어 있다.

이제 도 5를 참조하면, 샤프트(16) 상에 설치되기 전에 완화된 상태에서의 O-링(22)의 단면(33)은 반경(62)을 갖는 완벽히 원형의 단면(60)으로부터 벗어나는 평탄화된 내부 반경(36)을 가질 수 있다. 이러한 형태는 도 4에 대해 전술한 공동의 적절한 성형(shaping)에 의해 생성될 수 있다. 특히, 축(15)에 수직인 O-링(22)의 단면(33)의 내부 반경(64)은 원형 단면(60)의 반경(62)보다 더 작을 수 있고, 더 작은 반경(64)은 더 큰 곡률 반경을 생성한다.

완화된 상태에서, O-링(22)은 그 위에 타이트하게 밀봉하기 위해 샤프트(16)의 외부 직경(68)보다 약간 더 큰 내부 직경(66)을 갖는다. 하지만, 완화된 상태에서의 O-링(22)의 외부 직경(70)은 대향 보어(20)의 내부 직경(72)보다 약간 더 작아서, O-링(22)은 하우징(12)에 대해 본질적으로 부유할 수 있다. 대향 보어(20)와 블라인드 보어(18) 사이의 방사상 벽(76)은, O-링(22) 상의 축방향으로의 최소 압축으로 개구부(14)로부터 멀어지는 방향으로 하우징(12) 내의 O-링(22)의 축방향 운동을 제한하기 위해 샤프트(16) 상에 위치될 때 O-링(22)의 방사상 외부 주변(69)과 내부 주변(71) 사이의 대략 중간의 지점(65)으로 안쪽으로 연장한다.

이제 도 6을 참조하면, O-링(22)이 샤프트(16) 상에 설치될 때, O-링(22)을 탄성적으로 평탄화하기 위해 O-링(22)과 샤프트(16) 사이의 접촉력을 증가시킬 필요 없이 도 5에 도시된 평탄화된 설계를 통해 증가될 접촉 영역(80)에 걸쳐 샤프트(16)와 접촉할 것이다. 이러한 접촉 영역(80)은 접촉 영역(80) 및 샤프트(160에 대한 밀봉 경계로부터 제거될 축(15)에 대해 정렬된 직경 라인(34)을 따라 변위될 수 있는 내부 몰드 플래쉬 영역(32)의 변위에 대한 주요 고려사항이다. 이와 대조적으로, 외부 몰드 플래쉬 영역(32')은 내부 반경(36)의 밀봉 경계로부터 제거되는 축(15)에 수직인 단면의 적도 직경 라인을 따라 놓일 수 있다. 이러한 불규칙한 부분 라인은, 일반적인 몰드 양각부(relief) 없이 몰드로부터 제거되도록 할 수 있는 O-링(22)의 물질의 탄성으로 인해 가능하다.

이제 도 7 및 도 8을 참조하면, 왁스 모터(10)의 O-링(22)은, 원통형 탄성중합 밀봉부(90)가 완화된 상태에 있을 때 실질적으로 일정한 원형 단면의 중심의 축방향 보어(92)를 갖는 일반적으로 원형 원통형인 원통형 탄성중합 밀봉부(90)로 대체될 수 있다. 원통형 탄성중합 밀봉부(90)는 O-링(22)과 동일한 물질로 구성될 수 있고, 제 1 대향 보어(20) 내에 설치될 수 있고, 제 1 대향 보어(20)는 탄성중합 밀봉부(90)의 더 큰 축방향 길이를 수용하기 위해 축방향 길이에서 약간 연장된다. 이러한 경우에, 테프론 워셔(26)는 생략될 수 있고, 브래스 워셔(28)의 내부 표면은 원통형 탄성중합 밀봉부(90)의 외부 원형 베이스에 접한다. 테이퍼링된 전이부(94)는, 탄성중합 밀봉부(90)와 샤프트(16) 사이의 밀봉력을 증가시키는 것과 같이 브래스 워셔(28)에 의해 안쪽으로의 탄성중합 밀봉부(90)의 축방향 압축을 허용하기 위해 제 1 대향 보어(20)와 블라인드 보어(18) 사이에서 이루어질 수 있다.

O-링(22)에서와 같이, 몰딩 동안 몰드의 부분 라인으로 이주하는 용융된 탄성중합 물질에 의해 야기된 임의의 목격 라인은 축방향 보어(92)의 중심으로부터 그 에지로 변위될 것이다. 도 9를 참조하면, O-링(22)에서와 같이, 몰드 하부 플레이트(42)와 몰드 상부 플레이트(48) 사이의 부분 라인은 축방향 보어(92)를 형성하는 실질적으로 원통형 중심 몰드 핀(100)에 의해 한정된 접촉 영역의 중심으로부터 멀어지게 변위될 수 있다. 게이트 채널(57)은 샤프트(16)와의 접촉 영역으로부터 멀어지게 밀봉부(90)(몰딩될 때)의 하나의 원형 면에서 몰드 공동에 들어갈 수 있다{원통형 탄성중합 밀봉부(90)가 샤프트(16) 상에서 조립될 때}.

이제 도 10, 도 11 및 도 12를 참조하면, 대안적인 설계는 블라인드 보어(18)와의 연결쪽으로 테이퍼링되는 대응하는 절두 원추형 제 1 대향 보어(20) 내에 설치되는 절두 원추형 밀봉부(102)를 제공한다. 절두 원추형 밀봉부(102)의 더 큰 베이스에 대한 브래스 워셔(28)에 의한 압축은 축방향 보어(92)와 샤프트(16) 사이의 접촉 영역에 걸쳐 절두 원추형 밀봉부(102)의 증가된 압축을 제공한다. 도 9에 대해 설명된 것과 유사한 몰드(40)이지만, 중앙 몰드 핀(100)은 브래스 워셔(28)에 접하는 측부 상의 샤프트(16) 주위의 밀봉부(102)의 면에서 오목한 접시형 구멍(countersink)(104)을 형성하는 일단부에서 외부 플레어(outer flair)를 포함한다. 이전 설계에서와 같이, 샤프트(16) 및 절두 원추형 밀봉부(102) 동안의 접촉 영역은 더 큰 일정한 단면의 중앙 보어(92){절두 원추형 밀봉부(102)가 완화된 상태에 있을 때 한정됨}에 걸쳐 확산된다.

이제 도 13 및 도 14를 참조하면, 절두 원추형 밀봉부(102)는 브래스 워셔(28)에 접할 때 외부 면에 부착된 일체형으로 몰딩된 플랜지(106)를 가질 수 있다. 이러한 몰딩된 플랜지(106)의 후방 면은 제 2 대향 보어(24)로부터 제 1 대향 보어(20)를 분리시키는 방사상 벽에 접하여, 몰딩된 플랜지(106)는 브래스 워셔(98)의 후방 면과 그러한 벽 사이에서 압축될 수 있다. 다시 축방향 압축은 원뿔형 제 1 대향 보어(20)와의 절두 원추형 부분(102)의 상호 작용에 의해 야기된 샤프트(16) 주위의 절두 원추형 부분(102)을 타이트하게 하는 경향이 있다. 도 15를 참조하면, 도 12에 대해 도시되고 기재된 것과 유사한 몰드는 몰딩된 플랜지(106)를 형성하기 위해 방사상으로 연장하는 림(108)을 도입함으로써 일체형으로 몰딩된 플랜지(106)로 절두 원추형 밀봉부(102)를 몰딩하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 특징은 다음의 청구항에서 설명된다. 본 발명이 그 응용에 있어서 본 명세서에 설명된 구성요소의 구성 및 배치에 대한 세부사항에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능할 수 있고, 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 이전 설명의 변경 및 변형은 본 발명의 범주 내에 있다. 또한 본 명세서에 개시되고 한정된 본 발명이 문서 및/또는 도면으로부터 언급되거나 명백한 개별적인 특징 중 2개 이상의 개별적인 특징의 모든 대안적인 조합으로 확장한다는 것이 이해된다. 이들 모든 상이한 조합은 본 발명의 다양한 대안적인 양상을 구성한다. 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명을 실시하기 위해 알려진 최상의 모드를 설명하고, 당업자가 본 발명을 이용하도록 할 것이다.

Claims

열 반응 엑추에이터로서,
축을 따라 연장하는 보어와, 하우징의 제 1 단부에서의 개구부를 갖는 하우징과;
축을 따라 슬라이딩가능하고, 피스톤의 이동으로 하우징의 개구부를 통해 연장가능한 샤프트를 갖는 피스톤과;
피스톤과 접촉하는 보어 내에 위치된 열 팽창 물질과;
열 팽창 물질의 배출을 방지하면서, 샤프트가 열 팽창 물질과 접촉하도록 밀봉 조립체를 통해 슬라이딩하는 것을 허용하기 위해 개구부를 커버하고 샤프트의 부분을 둘러싸도록 하우징의 제 1 단부에 부착된 밀봉 조립체를
포함하고,
밀봉 조립체는, 샤프트의 부분을 둘러싸고 접촉 영역 위의 샤프트의 부분과 접촉하는 탄성중합 밀봉부를 포함하고, 탄성중합 밀봉부는 접촉 영역의 중심으로부터 변위된 몰드 플래쉬 영역을 갖고,
완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 따라 연장하는 보어를 제공하는 토러스이고, 보어는 탄성중합 밀봉부가 완화된 상태일 때 일정한 원형 단면을 가지며 몰드 플래쉬 영역은 보어의 외부에서 변위되는, 열 반응 엑추에이터.
삭제
제 1항에 있어서, 탄성중합 밀봉부는 탄성중합 밀봉부의 완화된 직경보다 더 큰 직경을 갖는 하우징에서의 대향 보어 내에 설치되는, 열 반응 엑추에이터.
제 3항에 있어서, 대향 보어는 대향 보어에 설치될 때 탄성중합 밀봉부의 외부 주변 및 탄성중합 밀봉부의 내부 주변의 직경 사이에 중간으로 연장하는 직경을 갖는 보어 주위에 동축으로 존재하는, 열 반응 엑추에이터.
제 4항에 있어서, 탄성중합 밀봉부는 접촉 영역으로부터 제거된 게이트 마크를 더 포함하는, 열 반응 엑추에이터.
제 5항에 있어서, 탄성중합 밀봉부는 접촉 영역으로부터 제거된 몰드 플래쉬 영역에서 목격 마크(witness mark)를 포함하는, 열 반응 엑추에이터.
삭제
제 6항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 포함하는 평면에서 직사각형 단면을 갖는 토러스이고, 몰드 플래쉬 영역은 직사각형 단면의 코너에 있는, 열 반응 엑추에이터.
제 6항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 절두 원추형 부분을 포함하는, 열 반응 엑추에이터.
제 6항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 포함하는 평면을 따라 원형 단면을 갖는 토러스이고, 몰드 플래쉬 영역은 원형 단면을 가로질러 직경 대향으로부터 변위되는, 열 반응 엑추에이터.
축을 따라 연장하는 보어와, 하우징의 제 1 단부에서의 개구부를 갖는 하우징과;
축을 따라 슬라이딩가능하고, 피스톤의 이동으로 하우징의 개구부를 통해 연장가능한 샤프트를 갖는 피스톤과;
피스톤과 접촉하는 보어 내에 위치된 열 팽창 물질과;
열 팽창 물질의 배출을 방지하면서,샤프트가 열 팽창 물질과 접촉하도록 밀봉 조립체를 통해 슬라이딩하는 것을 허용하기 위해 개구부를 커버하고 샤프트의 부분을 둘러싸도록 하우징의 제 1 단부에 부착된 밀봉 조립체를
포함하고,
밀봉 조립체는, 샤프트의 부분을 둘러싸고 접촉 영역에서 샤프트의 부분과 접촉하는 탄성중합 밀봉부를 포함하고,
완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 따라 연장하는 보어를 제공하는 토러스이고, 보어는 탄성중합 밀봉부가 완화된 상태일 때 일정한 원형 단면을 가지며 몰드 플래쉬 영역은 보어의 외부에서 변위되는,
유형의 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법으로서,
(a) 탄성중합 밀봉부의 내부 주변으로부터 변위된 탄성중합 밀봉부 상에서 몰드 플래쉬를 한정하는 몰드 구성요소들 사이에서 부분 라인을 갖는 몰드를 이용하여 탄성중합 물질로부터 탄성중합 밀봉부를 몰딩하는 단계와;
(b) 몰드 플래쉬 영역이 접촉 영역의 중심으로부터 변위되도록 샤프트 상에 탄성중합 밀봉부를 설치하는 단계와;
(c) 탄성중합 밀봉부 주위에 하우징을 밀봉하는 단계를
포함하는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 11항에 있어서, 단계 (a)는, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부의 접촉 영역이 일정한 단면을 갖도록 탄성중합 밀봉부를 몰딩하는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 12항에 있어서, 탄성중합 밀봉부는 탄성중합 밀봉부의 완화된 직경보다 더 큰 직경을 갖는 하우징에서의 대향 보어 내에 설치되는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 13항에 있어서, 대향 보어는 대향 보어에 설치될 때 탄성중합 밀봉부의 외부 주변과 탄성중합 밀봉부의 내부 주변의 직경 사이에 중간으로 연장하는 직경을 갖는 보어 주위에 동축으로 있는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 14항에 있어서, 탄성중합 밀봉부는 접촉 영역으로부터 제거된 게이트 마크를 더 포함하는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
삭제
제 15항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 포함하는 평면을 따라 원형 단면을 갖는 토러스이고, 몰드 플래쉬 영역은 원형 단면을 가로질러 직경 대향으로부터 변위되는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 15항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 축을 포함하는 평면을 따라 직사각형 단면을 갖는 토러스이고, 몰드 플래쉬 영역은 직사각형 단면의 코너에 있는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.
제 15항에 있어서, 완화된 상태에서의 탄성중합 밀봉부는 절두 원추형 부분을 포함하는, 열 반응 엑추에이터를 제조하는 방법.