KR102266129B1

KR102266129B1 - 오일 실

Info

Publication number: KR102266129B1
Application number: KR1020150012638A
Authority: KR
Inventors: 베르디체브스키 알렉산더; 세샤드리 로힛
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2021-06-17
Also published as: KR20150091992A; JP2015148335A; JP6428034B2; US20150219220A1; US9759330B2

Abstract

축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실에 있어서, 오일 측에 부압이 발생해도 축과의 접촉을 유지하는 것이 가능한 오일 실을 제공한다.
축구멍(12)의 내주면에 대해 고정되는 고정부(20)와, 고정부(20)로부터 대기 측(A)으로 향하여 축방향으로 연장되는 원통부(24)와, 원통부(26)의 대기 측(A)의 끝(25)으로부터 직경방향 내측으로 연장되는 직경방향부(26)와, 직경방향부(26)의 직경방향 내측의 끝(28)으로부터 오일 측(O)으로 향하여 축방향으로 연장되는 눕혀진 밀봉 립(30)을 구비하되, 밀봉 립(30)이 축(16)의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면(33)과, 가터 스프링(38)이 수용된 요부(36)가 형성된 외주면(35)을 갖춘다.

Description

오일 실{OIL SEAL}

본 발명은 축과 축구멍 사이를 밀봉하는 오일 실에 관한 것이다.

현재, 크랭크 케이스 내압이 비교적 낮은 엔진에는, 마찰을 낮게 함으로써 저항력이 저하된 립 실(lip seal)의 사용이 추장(推奬)되고 있다. 여기서, 오일 실의 직경방향의 힘은, 립 실과 축의 접촉을 유지하기에 충분하면서도, 마찰이 최소한으로 되도록 충분히 낮게 된다. 그렇지만, 터보식이나 슈퍼차저(supercharger)식 등의 과급(過給) 엔진의 일부에서는, 크랭크 케이스 내압이 부압(負壓)으로 됨으로써, 립 실이 축과의 접촉을 유지하지 못하게 되는 일이 있다. 이에 따라, 대기 측으로부터 크랭크 케이스 내로 향하는 공기의 흐름이 야기된다. 이 공기의 흐름은, 밀봉 립(sealing lip), 오일 및 축과의 상호작용에 의해, 수요자에게는 불쾌한 이음(異音)(소리 정도의 높은 이음)을 발생시킬 수 있다. 따라서, 오일 측에 부압이 발생해도 축과의 접촉을 유지할 수 있는, 저마찰의 오일 실이 요망되고 있다.

[특허문헌 1] 미국 특허 제8,066,287호 공보

본 발명의 목적은, 축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실에 있어서, 오일 측에 부압이 발생해도 축과의 접촉을 유지하는 것이 가능한 오일 실을 제공함에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명에 따른 오일 실은,

축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실로서,

상기 축구멍의 내주면에 대해 고정되는 고정부와,

상기 고정부로부터 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 원통부와,

상기 원통부의 상기 대기 측의 끝으로부터 직경방향 내측으로 연장되는 직경방향부와,

상기 직경방향부의 직경방향 내측의 끝으로부터 상기 오일 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 눕혀진 밀봉 립을 구비하되,

상기 밀봉 립이 상기 축의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면과, 가터 스프링이 수용된 요부(凹部)가 형성된 외주면을 구비한다.

이 오일 실에 의하면, 가터 스프링에 의해 밀봉 립이 축의 외주면으로 향하여 편향된다. 여기서, 오일 측에 부압이 발생한 때에는, 밀봉 립에 대해 축으로부터 들어 올려지는 것과 같은 힘이 작용하지만, 원통부에 대해서는 직경방향 내측으로 끌어당기는 것과 같은 힘이 작용한다. 이들 2가지의 힘은 상쇄(相殺)되기 때문에, 결과적으로 오일 측에 부압이 발생하고 있을 때에도, 가터 스프링에 의해 밀봉 립이 축의 외주면에 대해 밀착하는 상태가 유지된다.

또, 본 발명에 따른 다른 오일 실은,

상기 축구멍의 내주면에 대해 고정되는 고정부와,

상기 직경방향부의 직경방향 내측의 끝으로부터 상기 오일 측으로 향하여 축방향으로 연장되는, 상기 축의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면을 가진, 눕혀진 밀봉 립과,

상기 밀봉 립의 외주면에 밀착하는 편향부재를 구비한다.

이 오일 실에 있어서도, 편향부재에 의해, 밀봉 립이 축의 외주면으로 향하여 편향된다. 그리고, 오일 측에 부압이 발생한 때에는, 밀봉 립에 작용하는 힘과, 원통부에 대해 작용하는 힘이 상쇄된다. 그런 까닭에, 오일 측에 부압이 발생하고 있을 때에도, 편향부재에 의해 밀봉 립이 축의 외주면에 대해 밀착하는 상태가 유지된다.

상기의 오일 실은, 상기 직경방향부로부터, 직경방향 내측으로 또한 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 더스트 립을 구비해도 좋다. 그리고, 상기의 오일 실은, 상기 오일 측에 부압이 발생하고 있지 않은 경우는, 상기 밀봉 립이 상기 축의 외주면에 밀착함과 더불어, 상기 더스트 립이 상기 축의 외주면으로부터 직경방향으로 이간하도록 구성되고, 상기 오일 측에 부압이 발생하여 상기 밀봉 립을 상기 축의 외주면으로부터 들어 올리는 힘이 작용한 경우는, 상기 더스트 립을 상기 축의 외주면에 밀착시키도록, 상기 원통부의 상기 대기 측의 끝이 휘어지도록 구성되어도 좋다.

이 구성에 의하면, 부압이 발생한 때에는, 더스트 립이 축의 외주면에 밀착하기 때문에, 오일 실의 내주 측을 통과하는 공기의 흐름을 발달시키지 않도록 할 수 있다. 한편, 오일 실은, 오일 측에 발생한 진공에 의해 요동됨으로써, 더스트 립이 축에 접촉하여 공기의 흐름을 밀봉하는 것이 가능하도록, 충분히 유연하게 구성되면 좋다. 또, 더스트 립은 밀봉 립이 완전히 들어 올려지기 전에 축에 대해 접촉하도록 구성되면 좋다.

또, 상기 밀봉 립은 내주 측에 펌프 홈을 구비해도 좋다.

이에 따라, 밀봉 립과 축 사이의 접촉면의 윤활(潤滑)이 유지된다.

한편, 상기 편향부재는 가터 스프링이어도 좋다. 또, 상기 편향부재는 핑거 스프링이어도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실에 있어서, 오일 측에 부압이 발생해도 축과의 접촉을 유지하는 것이 가능한 오일 실이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오일 실의 구성을 나타내는 모식적 단면도로, 통상의 사용조건 하에서의 상태를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오일 실의 모식적 단면도로, 오일 측에 부압이 발생하고 있을 때의 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오일 실의 모식적 단면도로, 대체적인 편향부재를 갖춘 구성을 나타내고 있다.

이하에 도면을 참조해서, 이 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 기초해서 예시적으로 상세히 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 이 발명의 범위를 그것들에만 한정하는 취지의 것은 아니다. 본 실시예에 따른 오일 실은, 엔진의 크랭크 케이스 내의 공간을 밀봉하기 위해 사용되는 것이다.

이하의 설명에 있어서, 어떤 요소나 층이 다른 요소나 층의 「위에 있다」, 「밀착한다」 등으로 표현되어 있는 경우는, 그 요소나 층은 직접적으로 다른 요소나 층의 위에 있다거나, 직접적으로 밀착하고 있다고 해도 좋고, 혹은 개재(介在)하는 요소나 층이 사이에 존재해도 좋다.

(실시예)

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 에너지 절약형의 오일 실(10)에 대해 설명한다. 오일 실(10)은, 축(16)과, 하우징(14)의 축구멍(12) 사이를 밀봉하여, 대기 측(A)과 오일 측(O)을 사이를 떼어 두도록 설계되어 있다. 오일 실(10)은, 축구멍(12)의 내주면에 대해 고정되는 고정부(20)를 구비하고 있다. 본 실시예에 있어서는, 고정부(20)는 축구멍(12)의 내주면에 고정된 금속으로 이루어진 환상(環狀)부재(22)에 대해 설비되어 있다. 한편, 고정부(20)와 환상부재(22)의 형상은 도시된 형상 이외의 형상이어도 좋다. 또, 환상부재(22)를 설치하지 않고, 고정부(20)가 축구멍(12)의 내주면에 대해 직접적으로 밀착하도록 구성해도 좋다.

오일 실(10)은, 고정부(20)로부터 대기 측(A)으로 향하여 축방향으로 연장되는 원통부(24)와, 원통부(24)의 대기 측(A)의 끝부분(端部; 25)으로부터 직경방향 내측으로 연장되는 직경방향부(26)를 구비하고 있다. 직경방향부(26)의 직경방향 내측의 끝(端)에는 피봇부(28)가 형성되어 있다. 그리고, 오일 실(10)은, 피봇부(28)로부터 오일 측(O)으로 향하여 축방향으로, 또한 직경방향 내측으로 연장되는 눕혀진 밀봉 립(30)을 구비하고 있다. 더욱이, 오일 실(10)은, 직경방향부(26)의 피봇부(28)로부터, 직경방향 내측으로 또한 대기 측(A)으로 향하여 축방향으로 연장되는 더스트 립(dust lip; 32)을 구비하고 있다. 이러한 구성에 의해, 피봇부(28)에서의 직경방향부(26), 밀봉 립(30) 및 더스트 립(32)의 각각을 연결하는 영역의 단면은 대강 Y자 형상으로 된다.

밀봉 립(30)은, 축(16)의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면(33)을 갖추고 있고, 내주면(33)에는 복수의 펌프 홈(34)이 형성되어 있다. 펌프 홈(34)은, 내주면(33)과 축(16)의 외주면 사이의 윤활이 유지되도록 설계되어 있다. 또 밀봉 립(30)은, 가터 스프링(garter spring; 38)이 수용된 요부(凹部; 36)가 형성된 외주면(35)을 갖추고 있다. 가터 스프링(38)은, 축(16)에 대한 밀봉 립(30)의 접촉을 유지하는 편향부재(biasing member)로서 기능한다. 한편, 가터 스프링(38) 대신에, 다른 종류의 스프링을 밀봉 립(30)의 외주면 상에 설치함으로써, 밀봉 립(30)을 축(16)과 접촉하도록 편향시킬 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 핑거 스프링(finger spring; 138) 등의 다른 종류의 스프링을 이용할 수 있다. 외주면(35)에 밀착하는 다른 편향부재로서의 핑거 스프링(138)은, C자 형상의 단면을 가지고 있고, 고정부(20)의 내주 측과 밀봉 립(30)의 외주 측 사이에서 기능한다. 핑거 스프링(138)은, 오일 측(O)의 부압이 원통부(24)에 작용하도록, 자신을 관통하는 통기통로를 가지고 있어도 좋다. 오일 측(O)에 부압이 발생하고 있지 않거나, 혹은 발생하고 있다고 해도 극히 근소한 사용조건 하에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 밀봉 립(30)이 축(16)에 밀착하고 있는데 반하여, 더스트 립(32)은 축(16)으로부터 이간하고 있다.

오일 측(O)에 부압이 발생하는 사용조건 하에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 부압에 의해 밀봉 립(30)을 축(16)으로부터 들어 올리는 것과 같은 힘(도 2 중의 화살표 P)이 작용한다. 한편, 이 부압에 의해, 원통부(24)에서의 직경방향부(26)에 치우친 부분을 직경방향 내측으로 잡아당기는 것과 같은 힘(도 2 중의 화살표 Q)도 작용한다. 이와 같이 작용하는 2가지의 힘은 서로 상쇄되기 때문에, 가터 스프링(38)의 편향력이나 밀봉 립(30) 자체의 탄성력에 의해 축(16)에 대한 밀봉 립(30)의 접촉이 유지된다. 더욱이, 오일 측(O)이 진공상태로 된 때에는, 오일 실(10)은 도 2 중의 화살표 R로 나타낸 바와 같이, 밀봉 립(30)의 앞쪽 끝(先端) 측이 가터 스프링(38)에 의해 눌린 상태인 채, 실 전체가 피봇부(28) 둘레로 요동하도록 설계되어 있다. 즉, 오일 실(10)은, 오일 측(O)에 발생한 진공에 의해 요동됨으로써, 더스트 립(32)이 축(16)에 접촉하여 공기의 흐름을 밀봉하는 것이 가능하도록, 충분히 유연하게 구성되어 있다. 또, 더스트 립(32)은 밀봉 립(30)이 완전히 들어 올려지기 전에 축(16)에 대해 접촉하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 더스트 립(32)을 축에 대해 접촉시켜(도 2 중의 화살표 S), 오일 실(10)의 내주 측을 통과하는 공기의 흐름을 발달시키지 않도록 할 수 있다.

한편, 대체적(代替的)으로 핑거 스프링(138)이 설치된 오일 실에 있어서도, 동일한 효과가 발휘된다.

또, 실 재료의 구성으로서는, 플라스틱, 고무나 PTFE(Polytetrafluoro ethylene, 폴리테트라플루오르에틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPV(가교형 열가소성 엘라스토머) 등의 폭넓은 엘라스토머를 이용할 수 있다.

10 : 오일 실 12 : 축구멍
14 : 하우징 16 : 축
20 : 고정부 24 : 원통부
26 : 직경방향부 28 : 피봇부
30 : 밀봉 립 32 : 더스트 립
33 : 내주면 35 : 외주면
36 : 요부(凹部) 38 : 가터 스프링
138 : 핑거 스프링 A : 대기 측
O : 오일 측

Claims

축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실로서,
상기 축구멍의 내주면에 대해 고정되는 고정부와,
상기 고정부로부터 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 원통부와,
상기 원통부의 상기 대기 측의 끝으로부터 직경방향 내측으로 연장되는 직경방향부와,
상기 직경방향부의 직경방향 내측의 끝으로부터 상기 오일 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 눕혀진 밀봉 립을 구비하되,
상기 밀봉 립이 상기 축의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면과, 가터 스프링이 수용된 요부가 형성된 외주면을 구비하고,
상기 직경방향부로부터, 직경방향 내측으로 또한 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 더스트 립을 구비하고,
상기 오일 측에 부압이 발생하고 있지 않은 경우는, 상기 밀봉 립이 상기 축의 외주면에 밀착함과 더불어, 상기 더스트 립이 상기 축의 외주면으로부터 직경방향으로 이간하도록 구성되고,
상기 오일 측에 부압이 발생하여 상기 밀봉 립을 상기 축의 외주면으로부터 들어 올리는 힘이 작용한 경우는, 상기 더스트 립을 상기 축의 외주면에 밀착시키도록, 상기 원통부의 상기 대기 측의 끝이 휘어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일 실.
축과 축구멍 사이를 밀봉하여 대기 측과 오일 측을 갈라놓는 오일 실로서,
상기 축구멍의 내주면에 대해 고정되는 고정부와,
상기 고정부로부터 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 원통부와,
상기 원통부의 상기 대기 측의 끝으로부터 직경방향 내측으로 연장되는 직경방향부와,
상기 직경방향부의 직경방향 내측의 끝으로부터 상기 오일 측으로 향하여 축방향으로 연장되는, 상기 축의 외주면에 슬라이딩 자재로 밀착하는 내주면을 가진, 눕혀진 밀봉 립과,
상기 밀봉 립의 외주면에 밀착하는 편향부재를 구비하고,
상기 직경방향부로부터, 직경방향 내측으로 또한 상기 대기 측으로 향하여 축방향으로 연장되는 더스트 립을 구비하고,
상기 오일 측에 부압이 발생하고 있지 않은 경우는, 상기 밀봉 립이 상기 축의 외주면에 밀착함과 더불어, 상기 더스트 립이 상기 축의 외주면으로부터 직경방향으로 이간하도록 구성되고,
상기 오일 측에 부압이 발생하여 상기 밀봉 립을 상기 축의 외주면으로부터 들어 올리는 힘이 작용한 경우는, 상기 더스트 립을 상기 축의 외주면에 밀착시키도록, 상기 원통부의 상기 대기 측의 끝이 휘어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일 실.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉 립이 내주 측에 펌프 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 실.
제2항에 있어서, 상기 편향부재가 가터 스프링인 것을 특징으로 하는 오일 실.
제2항에 있어서, 상기 편향부재가 핑거 스프링인 것을 특징으로 하는 오일 실.