KR102200571B1 - 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰에 관한 것이다. 이는, 일정직경의 링의 형태를 취하며 샤프트의 외주면에 접하고, 샤프트를 향하는 내향면에, 샤프트를 향해 개방되고 그 내부에 윤활용 그리이스를 수용하는 그리이스유지홈을 구비한 씰본체와; 상기 씰본체의 내부에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 장착되며 씰본체를 샤프트에 밀착시키는 가압스프링을 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰은, 샤프트 외주면과의 사이에 윤활용 그리이스를 유지하여, 자체 윤활에 따른 마찰방지를 통해 수명연장을 도모할 수 있음은 물론 외부 미세 이물질의 침투를 완벽하게 차단할 수 있다.

Description

자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰{Rotary oil seal with self-lubrication function}

본 발명은 각종 시스템의 샤프트에 끼워지며 오일의 누유를 방지하고 기밀성을 유지하는 회전용 오일씰에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트 외주면과의 사이에 윤활용 그리이스를 유지하여 자체 윤활에 따른 마찰방지를 통해 수명연장을 도모할 수 있는 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰에 관한 것이다.

많은 종류의 산업용 기계나 수송기계에는, 이를테면, 동력원으로부터 입력된 회전 토오크를 변속하여 출력하는 다양한 종류의 변속장치가 적용된다. 대표적인 변속장치로서 기어박스가 있는데, 기어박스의 내부에는 다수의 기어가 치합한 상태로 오일과 함께 봉입되어 있다. 상기 오일은 기어박스 내부의 윤활을 위한 것으로서, 가령, 기어의 회전에 따른 마찰을 완화하고 열을 냉각하며 이물질을 씻어내는 역할을 한다.

그런데 상기 오일은 기어박스의 케이싱과 샤프트 사이의 틈새를 통해 케이싱 외부로 누설될 수 있다. 따라서 샤프트와 케이싱의 사이에, 오일의 누설을 방지하고 외부의 이물질이 케이싱 내부로 침투하는 것을 차단하는 회전용 오일씰(oil seal)을 장착하여야 한다.

오일씰의 일반적인 구성은, 고무로 성형 제작된 링형 씰본체, 씰본체의 형태를 유지하는 금속링, 씰본체를 샤프트측으로 죄어주는 가압스프링으로 이루어진다. 상기 씰본체는 다양한 형상을 취하며, 샤프트의 외주면에 탄력 가압되는 차단용 립(lip)을 갖는다. 대개, 회전 샤프트에 채워지는 오일씰의 경우, 상기 립으로서, 메인립(main lip)과 더스트립(dust lip)이 적용된다. 메인립은 케이싱 내부 오일의 누유를 방지하는 역할을 하며, 더스트립은 먼지 등의 미세 입자가 케이싱 내부로 유입하는 것을 차단한다.

한편, 회전 샤프트에 채워지는 오일씰은, 샤프트와의 마찰이나 온도변화 등의 영향으로 인하여 서서히 마모되며 탄성을 잃을 수 있다. 오일씰이 마모되면, 케이싱 내부의 오일이 마모된 부분을 통해 외부로 누설되거나, 외부의 미세 먼지나 이물질이 케이싱 내부로 유입하기 마련이다.

케이싱의 외부로 누설되는 오일은 구동부로 흘러들어 전기적 기계적 고장을 발생한다. 또한 오일의 누설이 계속되면 케이싱 내부의 오일 잔량이 점차 줄어 윤활작용을 제대로 할 수 없으므로 마찰에 의한 기어박스의 기계적인 손상을 초래하게 된다.

이러한 현상의 발생을 방지하기 위하여, 종래에는, 단지, 케이싱을 개방하여 오일씰을 교체하였는데, 이는 매우 번거롭고 숙달된 기술이 필요하며, 정비하는 동안 기계를 사용할 수 없다는 단점을 갖는다.

국내 등록실용신안공보 제20-0172681호 (회전축 관통공 밀폐용 오일 실) 국내 등록특허공보 제10-1112485호 (오일프리 로우터 컴프레서의 로터 축 시일 장치) 국내 등록특허공보 제10-1729600호 (로터리 베인 조타기 액추에이터의 내부 유압실 시일링 시스템)

본 발명은, 자체 윤활에 따른 마찰방지를 통해 수명연장을 도모할 수 있고, 외부 미세 이물질의 침투를 완벽하게 차단할 수 있는 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰은, 일정직경의 링의 형태를 취하며 샤프트의 외주면에 접하고, 샤프트를 향하는 내향면에, 샤프트를 향해 개방되고 그 내부에 윤활용 그리이스를 수용하는 그리이스유지홈을 구비한 씰본체와; 상기 씰본체의 내부에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 장착되며 씰본체를 샤프트에 밀착시키는 가압스프링을 포함한다.

또한, 상기 씰본체의 내향면에는, 오일의 누설을 방지하는 메인립과, 상기 메인립에 평행한 더스트립이 형성되고, 상기 그리이스유지홈은, 메인립에 위치하며 메인립을 따라 원주방향으로 연장된 형태를 취한다.

아울러, 상기 메인립에는; 상기 샤프트의 외주면에 접하며 오일의 누설을 차단하는 제1에지부와, 상기 제1에지부에 평행한 제2에지부가 포함되며, 상기 그리이스유지홈은, 상기 제1에지부와 제2에지부 사이에 위치한다.

또한, 상기 씰본체의 내부에는; 외부로부터 공급된 그리이스가 채워지는 공간부와, 상기 공간부에 연통하고 그리이스유지홈측으로 연장되어, 공간부내의 그리이스를 그리이스유지홈으로 유도하는 다수의 유출통로가 형성되어 있다.

또한, 상기 유출통로는; 상기 제1에지부와 제2에지부의 연장방향을 따라 일정간격으로 배치된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰은, 샤프트 외주면과의 사이에 윤활용 그리이스를 유지하여, 자체 윤활에 따른 마찰방지를 통해 수명연장을 도모할 수 있음은 물론 외부 미세 이물질의 침투를 완벽하게 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰의 절제 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰의 변형 예를 나타내 보인 일부 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 오일씰의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

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

기본적으로, 본 발명의 회전용 오일씰은, 축회전하는 샤프트를 감싸며, 샤프트의 길이방향을 통한 오일의 누설이나 외부 이물질의 침투를 차단하는 것이다. 특히 샤프트와의 사이에 윤활용 그리이스를 보유하므로, 샤프트의 축회전에 따른 마찰이 거의 없어, 마모나 열경화 등의 현상이 발생하지 않는다.

이러한 본 발명의 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰은, 일정직경의 링의 형태를 취하며 샤프트의 외주면에 접하고, 샤프트를 향하는 내향면에, 샤프트를 향해 개방되고 그 내부에 윤활용 그리이스를 수용하는 그리이스유지홈을 구비한 씰본체와; 상기 씰본체의 내부에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 장착되며 씰본체를 샤프트에 밀착시키는 가압스프링의 기본 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰(10)의 절제 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 오일씰(10)의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전용 오일씰(10)은, 씰본체(20), 가압스프링(30), 금속링(40)의 기본 구조를 갖는다.

상기 씰본체(20)는 일정직경의 링의 형태를 취하며 샤프트(S)를 그 내부로 통과시키는 고무 부재로서, 그 내측에 메인립(20a)과 더스트립(20b)을 갖는다. 상기 메인립(20a)은 화살표 a 방향으로 다가오는 오일의 흐름을 차단하여 오일의 누설을 방지하는 것이고, 더스트립(20b)은 화살표 b방향으로 침투하려는 외부의 미세 먼지나 이물질을 차단하는 역할을 한다. 상기 메인립(20a)은 가압스프링(30)의 탄성력과 합세하여 샤프트(S)의 외주면을 탄력적으로 죈다.

상기 금속링(40)은 직각으로 절곡된 형태의 단면형상을 가지는 링형 부재로서, 씰본체(20)의 내부에 매립된 상태로 오일씰(10)의 형상을 유지하는 역할을 한다.

한편, 상기 메인립(20a)에는, 제1에지부(21), 제2에지부(23), 그리이스유지홈(25)이 형성되어 있다. 상기 제1에지부(21)는 오일의 누설을 방지하기 위한 것으로서, 씰본체(20)의 원주방향을 따라 연장되어 양단부가 만난 모서리부이다. 또한 제2에지부(23)는 제1에지부와 나란하게 연장된 모서리부이다.

특히 상기 제2에지부(23)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1에지부(21)가 샤프트(S)의 외주면에 밀착한 상태에서, 샤프트의 외주면으로부터 미세하게 이격되어 있다. 이와 같이 제2에지부(23)의 사이즈를 제1에지부(21)에 비해 상대적으로 작게 형성한 이유는, 그리이스유지홈(25)에서 발생하는 열을 외부로 신속히 배출하고, 또한 필요시 그리이스를 그리이스유지홈(25) 내부로 공급하기 위한 것이다.

상기 그리이스유지홈(25)은, 제1에지부(21)와 제2에지부(23)의 사이에 형성되어 있는 공간으로서 샤프트(S) 측으로 개방된다. 그리이스유지홈(25)의 내부에는 윤활용 그리이스(G)가 채워진다. 상기 그리이스(G)는 제1,2에지부(21,23)의 사이에 구속된 상태로 그리이스유지홈(25) 내부에 유지된다. 제2에지부(23)가 샤프트의 외주면으로부터 이격되어 있다 하더라도, 샤프트(S)의 축회전에 따라 그리이스에 원심력이 가해지므로, 그리이스는 그리이스유지홈(25) 외부로 이탈하지 않는다.

상기 그리이스(G)는, 제작된 오일씰(10)의 포장단계 직전에 도포된 것일 수도 있고, 사용 중 보충된 것일 수도 있다.

여하튼, 상기와 같이 오일씰(10)의 내주면과 샤프트(S)의 외주면 사이에 윤활용 그리이스(G)가 적용되어 있으므로, 샤프트(S)의 축회전에 따른 마찰열이 발생하지 않고 오일씰(10)의 마모가 방지된다. 아울러 더스트립(20b)을 통과한 미세먼지 등의 이물질도 그리이스에 의해 완벽히 차단된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰(10)의 변형 예를 나타내 보인 일부 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 오일씰의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 상기 씰본체(20)의 내부에, 공간부(27)와 유출통로(29a,29b)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 상기 공간부(27)는 외부로부터 주입된 그리이스를 수용하는 부분이다. 공간부(27)에 그리이스를 채우는 방법은 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들어 임의의 유출통로(29a,29b)에 주사기의 바늘을 끼운 상태로 그리이스를 압입할 수도 있다.

상기 공간부(27)는 메인립(20a)과 평행하게 연장된 링형 공간이다. 아울러, 공간부(27)의 용적은 씰본체(20)의 사이즈에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상기 유출통로(29a,29b)는, 그 일단부가 공간부(27)에 연통한 상태로 그리이스유지홈(25)측으로 연장되어, 그리이스유지홈(25)으로 개방된 통로이다. 공간부(27) 내부에 수용되어 있는 그리이스는, 다수의 유출통로(29a,29b)을 통과해 도 4에 도시한 바와 같이, 그리이스유지홈(25)을 채우게 된다.

상기 다수의 유출통로(29a,29b) 중, 일부 유출통로(29a)의 개방구는 제1에지부(21)를 따라 일정간격으로 배치되어 있고, 나머지 유출통로(29b)의 개방구는 제2에지부(23)를 따라 일정간격으로 배치된다.

특히 상기 유출통로(29a,29b)는 제1,2에지부(21,23)의 모서리부의 첨단부에 위치하지 않고, 도 3에 도시한 바와 같이, 그리이스유지홈(25) 측으로 치우쳐 있다. 이와 같이, 유출통로의 개방구의 위치를 그리이스유지홈(25) 측으로 형성한 이유는, 제1,2에지부(21,23)가 갖는 애초의 기능을 감소시키지 않음과 동시에, 그리이스가 그리이스유지홈(25)에 다이렉트로 공급되도록 감안된 것이다.

상기 구성을 갖는 회전용 오일씰(10)은, 공간부(27)내에 공급되어 있는 그리이스(G)가, 그리이스유지홈(25)측으로 연속 공급됨으로써 보다 편리하고 완벽한 씰링 작용을 한다.

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

10:오일씰 20:씰본체
20a:메인립 20b:더스트립
21:제1에지부 23:제2에지부
25:그리이스유지홈 27:공간부
29a,29b:유출통로 30:가압스프링
40:금속링
S:샤프트 G:그리이스

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 일정직경의 링의 형태를 취하며 샤프트의 외주면에 접하고, 샤프트를 향하는 내향면에, 샤프트를 향해 개방되고 그 내부에 윤활용 그리이스를 수용하는 그리이스유지홈을 구비한 씰본체와;
   상기 씰본체의 내부에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과;
   상기 씰본체에 장착되며 씰본체를 샤프트에 밀착시키는 가압스프링을 포함하고,
   상기 씰본체의 내향면에는, 오일의 누설을 방지하는 메인립과, 상기 메인립의 후방에 평행한 더스트립이 형성되고,
   상기 그리이스유지홈은, 메인립에 위치하며 메인립을 따라 원주방향으로 연장된 형태를 취하며,
   상기 메인립에는;
   상기 메인립의 양단부 중 전방 단부로서 상기 샤프트의 외주면에 간섭되면서 접하며 오일의 누설을 차단하는 제1에지부와, 상기 메인립의 양단부 중 후방 단부로서 상기 제1에지부에 평행하며 상기 샤프트의 외주면으로부터 미세하게 이격된 제2에지부가 포함되며,
   상기 그리이스유지홈은, 상기 제1에지부와 제2에지부 사이에 위치하는 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰.
4. 제3항에 있어서,
   상기 씰본체의 내부에는;
   외부로부터 공급된 그리이스가 채워지는 공간부와,
   상기 공간부에 연통하고 그리이스유지홈측으로 연장되어, 공간부내의 그리이스를 그리이스유지홈으로 유도하는 다수의 유출통로가 형성되어 있는 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유출통로는;
   상기 제1에지부와 제2에지부의 연장방향을 따라 일정간격으로 배치된 자기 윤활 기능을 갖는 회전용 오일씰.

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