KR102348131B1 - 디링을 구비한 자동변속기 - Google Patents

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Abstract

샤프트의 외주면과 상기 샤프트가 삽입되는 홀을 한정하는 내주면 사이로 유체가 유출되는 것을 막는 환형의 디링과, 이를 구비한 기계가 개시된다. 개시된 디링은 고무 소재로 형성된다. 디링이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 디링의 축선 방향과 평행한 방향의 디링의 폭이 디링의 축선 방향과 직교하는 방향의 디링의 두께의 2배보다 크거나 같고 5배보다 작거나 같다.

Description

디링을 구비한 자동변속기{Automatic transmission with D-ring}
본 발명은 샤프트의 외주면을 따라 오일(oil)과 같은 유체가 유출되는 것을 막는 디링 및 이를 구비한 기계에 관한 것이다.
차량에 포함된 자동변속기 등의 기계에서 하우징에 형성된 원형 홀(hole)과 상기 원형 홀에 삽입되는 샤프트 사이에는 상기 원형 홀 내주면과 상기 샤프트 외주면 사이로 오일이 누유되는 것을 막는 디링이 개재된다. 예를 들어, 자동변속기의 샤프트(shaft)는 클러치판(clutch plate) 또는 브레이크판(brake plate)을 수납하는 하우징(housing)에 형성된 원형 홀(hole)에 삽입되고, 디링은 상기 하우징 내주면에 형성된 환형 홈(ring type groove)에 끼워져 상기 샤프트 외주면과 상기 하우징 내주면 사이의 오일 누유를 차단한다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 디링을 구비한 기계를 도시한 단면도로서, 샤프트가 샤프트 설치 홀(hole)에 삽입 설치될 때의 모습을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 디링을 구비한 기계(1)는 하우징(2)과, 상기 하우징(2)에 형성된 샤프트 설치 홀(hole)(3)에 삽입 설치되는 샤프트(11)와, 상기 샤프트 설치 홀(3)을 한정하는 하우징(2)의 내주면(4)과 샤프트(11)의 외주면(12) 사이로 오일(oil)과 같은 유체가 유출되지 않도록 밀봉하는 디링(D-ring)(15)을 구비한다.
상기 디링(15)은 고무 소재로 형성된 환형(環形)의 부재로서, Z축과 평행한 방향으로 외주면(16)의 폭이 내주면(17)의 폭보다 커서 단면 형상이 알파벳 'D'와 유사하다. 샤프트(11)를 상기 샤프트 설치 홀(3)에 삽입 설치하기에 앞서서, 상기 하우징(2)의 내주면(4)에 환형(環形)으로 파여지게 형성된 디링 설치 홈(groove)(6)에 상기 디링(15)이 설치된다. 구체적으로, 상기 디링(15)은 이점 쇄선으로 도시된 바와 같이 외주면(16)이 디링 설치 홈(6)의 바닥면(7)에 밀착되게 디링 설치 홈(6)에 탑재된다.
디링 설치 홈(6)에 디링(15)을 설치한 후에 샤프트(11)를 화살표 방향을 따라 샤프트 설치 홀(3)에 밀어 넣어 샤프트(11)을 하우징(2)에 장착한다. 그런데, 디링(15)의 내주면(17)이 샤프트(11)의 외주면(12)과 마찰하면서 디링 설치 홈(6) 내에서 돌아가는 경우가 빈번하게 발생한다. 이로 인해, 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이 디링(15)의 내주면(17)과 외주면(16)이 샤프트(11)의 외주면(12)과 디링 설치 홈(6)의 바닥면(7)에 밀착되지 못하고, 상기 디링 내주면(17) 바깥의 경사면(19)이 샤프트(11)의 외주면(12)에 밀착되고 상기 디링 외주면(16)과 디링 측면 사이의 모서리(18)가 상기 바닥면(7)에 밀착된다.
결론적으로, 실선으로 도시된 것처럼 디링(15)이 디링 설치 홈(6) 내에서 돌아가게 되면, 이점 쇄선으로 도시된 것처럼 디링(15)의 내주면(17)이 샤프트(11)의 외주면(12)과 밀착되고 디링(15)의 외주면(16)이 디링 설치 홈(6)의 바닥면(7)에 밀착되는 경우보다 디링(15)의 탄성 밀착되는 면적이 작아져서 밀봉 성능의 신뢰성이 저하된다. 또한, 샤프트(11)와의 마찰로 디링(15)이 상기 디링 설치 홈(6)에서 빠져 버리는 경우도 종종 발생하며, 샤프트(11)를 설치할 때 디링(15)이 디링 설치 홈(6)에서 빠지지는 않더라도 상기 기계(1)의 운전 중에 디링(15)이 디링 설치 홈(6)에서 빠지거나 디링(15)이 유체의 압력을 견디지 못하고 파손될 수도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1144128호
본 발명은 샤프트와의 마찰로 인해 디링 설치 홈 내에서 돌아가거나 디링 설치 홈에서 빠지지 않으며, 신뢰성 있는 밀봉 성능이 유지되는 디링과, 이를 구비한 기계를 제공한다.
본 발명은, 샤프트(shaft)의 외주면과 상기 샤프트가 삽입되는 홀(hole)을 한정하는 내주면 사이로 유체가 유출되는 것을 막는, 고무 소재로 형성된 환형(環形)의 디링으로서, 상기 디링이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 축선 방향과 평행한 방향의 디링의 폭(width)이 상기 축선 방향과 직교하는 방향의 디링의 두께(thickness)의 2배보다 크거나 같고 5배보다 작거나 같은 디링을 제공한다.
상기 디링은, 서로 평행하게 이격된 외주면과 내주면, 상기 축선과 직교하며 서로 이격된 상측면과 하측면, 상기 내주면과 상측면을 이어주는 상부 경사면, 및 상기 내주면과 하측면을 이어주는 하부 경사면을 구비하고, 상기 디링의 축선과 평행한 방향으로 상기 외주면의 폭이 상기 내주면의 폭보다 클 수 있다.
또한 본 발명은, 샤프트 설치 홀(hole)과 상기 샤프트 설치 홀을 한정하는 내주면에 환형(環形)으로 파여진 디링 설치 홈(groove)이 형성된 하우징(housing), 상기 샤프트 설치 홀에 삽입 설치되는 샤프트(shaft), 및 상기 디링 설치 홈에 탑재되어 상기 샤프트의 외주면과 상기 하우징의 내주면 사이로 유체가 유출되는 것을 막는, 상기한 본 발명의 디링을 구비한 기계를 제공한다.
상기 디링 설치 홈의 깊이는 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 두께의 0.7배보다 크거나 같고 1배보다 작을 수 있다.
상기 디링 설치 홈의 폭은 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 폭의 1.1배 내지 1.5배일 수 있다.
본 발명의 디링은, 폭이 두께의 2배보다 크거나 같고 5배보다 작거나 같다. 이에 따라 샤프트가 하우징에 삽입되면서 디링이 샤프트와 마찰 간섭되더라도 디링이 디링 설치 홈 내에서 돌아가거나 디링 설치 홈에서 빠지지 않아서, 신뢰성 있는 밀봉 성능이 유지된다. 또한, 디링을 구비한 기계의 조립 작업, 구체적으로 샤프트를 샤프트 설치 홀에 삽입 설치하는 작업이 용이해지고 작업 시간이 단축되어 생산성이 향상된다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 디링을 구비한 기계를 도시한 단면도로서, 샤프트가 샤프트 설치 홀(hole)에 삽입 설치될 때의 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디링의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디링을 구비한 기계를 도시한 단면도로서, 샤프트가 샤프트 설치 홀에 삽입 설치될 때의 모습을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디링 및 이를 구비한 기계를 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 2는 본 발명의 실시예에 따른 디링의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디링을 구비한 기계를 도시한 단면도로서, 샤프트가 샤프트 설치 홀에 삽입 설치될 때의 모습을 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디링을 구비한 기계(30)는 샤프트 설치 홀(hole)(32)과 디링 설치 홈(groove)(36)이 형성된 하우징(housing)(31)과, 원통형의 샤프트(shaft)(41)와, 디링(D-ring)(50)을 구비한다. 상기 샤프트 설치 홀(32)에는 상기 샤프트(41)가 삽입 설치된다.
디링(50)은 상기 디링 설치 홈(36)에 탑재되어 상기 샤프트(41)의 외주면(42)과 상기 하우징(31)의 내주면(33) 사이로 예컨대, 오일(oil)과 같은 유체가 유출되는 것을 막는다. 상기 기계(30)는 예컨대, 차량의 자동변속기일 수 있고, 상기 유체는 자동변속기의 작동유일 수 있다.
상기 디링 설치 홈(36)은 상기 샤프트 설치 홀(32)을 한정하는 내주면(33)에서 환형(環形)으로 파여지게 형성된다. 구체적으로, 디링 설치 홈(36)은 상기 하우징 내주면(33)과 단차지게 일정한 깊이(DP)로 파여진 바닥면(37)과, 상기 하우징 내주면(33)에서 절곡되어 바닥면(37)까지 연장된 상부 내측면(38)과 하부 내측면(39)에 의해 한정된다. 상기 디링 설치 홈(36)보다 상측에 형성된 하우징 내주면(33)의 내경(inner diameter)와 상기 디링 설치 홈(36)보다 하측에 형성된 하우징 내주면(33)의 내경은 서로 같다.
디링(50)은 고무(rubber) 소재로 형성된다. 디링(50)은 샤프트(41)가 끼워지는 중공(中孔)(59)이 형성된 환형(環形)의 부재이다. 상기 디링(50)이 상기 디링 설치 홈(36)에 탑재되고 상기 샤프트(41)가 상기 샤프트 설치 홀(32)에 삽입 설치되면, 상기 디링(50)의 축선(CX)과 샤프트(41)의 축선(CX)이 일치하게 된다.
디링(50)은 탄성 변형되지 않은 상태일 때 서로 평행하게 이격된 외주면(51)과 내주면(52), 상기 축선(CX)과 직교하며 서로 이격된 상측면(53)과 하측면(54), 상기 내주면(52)과 상측면(53)을 이어주는 상부 경사면(55), 및 상기 내주면(52)과 하측면(54)을 이어주는 하부 경사면(56)을 구비한다. 상기 축선(CX)과 평행한 방향, 즉 Z축과 평행한 방향으로 상기 외주면(51)의 폭(WD1)이 상기 내주면의 폭(WD2)보다 크다. 상기 내주면(52)의 상단이 상기 상측면(53)보다 낮은 위치에 있으므로 상기 상부 경사면(55)은 상기 축선(CX)에서 방사 방향으로 멀어질수록 높아지게 경사지고, 상기 내주면(52)의 하단이 상기 하측면(54)보다 높은 위치에 있으므로 상기 하부 경사면(56)은 상기 축선(CX)에서 방사 방향으로 멀어질수록 낮아지게 경사진다.
디링(50)이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 축선(CX) 방향과 평행한 방향의 디링(50)의 폭(WD1)은 상기 축선(CX)과 직교하는 방향의 디링(50)의 두께(TK)의 2배보다 크거나 같고 5배보다 작거나 같다. 여기서, 상기 디링(50)의 폭(WD1)은 Z축과 평행한 방향으로 디링(50)의 최상단 지점과 최하단 지점 사이의 간격을 의미하므로, 상기 외주면(51)의 폭(WD1)이 된다. 또한, 상기 디링(50)의 두께(TK)는 상기 디링(50)의 각 지점 중 상기 축선(CX)과 가장 가까운 지점과 상기 축선(CX)에서 가장 먼 지점 사이의 간격을 의미하므로, 상기 내주면(52)과 외주면(51) 사이의 간격이 된다.
도 3에 도시된 바와 같이 디링(50)이 디링 설치 홈(36)에 탑재되면 외주면(51)이 디링 설치 홈(36)의 바닥면(37)에 넓은 면적으로 안정되게 밀착되고, 이점 쇄선으로 나타난 바와 같이 디링(50)의 내주면(52)은 하우징(31)의 내주면(33)보다 축선(CX)에 더 가깝게 내측으로 돌출된다. 샤프트(41)가 하우징(31)의 외부로부터 화살표 방향으로 상기 샤프트 설치 홈(32)에 삽입되면 상기 샤프트(41)의 말단부터 상기 디링(50)에 닿으면서 상기 디링(50)의 외주면(42)에 의해 가압되어 디링(50)이 탄성 압축된다.
샤프트(41)의 외주면(42)이 디링(50)의 내주면(52)에 마찰 접촉하면서 화살표 방향으로 진행하기 때문에 디링(50)이 상기 화살표 방향과 평행하게 이동하여 하측면(54)이 디링 설치 홈(36)의 하부 내측면(39)에 밀착되지만, 상술한 바와 같이 디링(50)의 폭(WD1)이 디링(50)의 두께(TK)보다 2배 이상 크기 때문에 디링(50)의 외주면(51)이 상기 디링 설치 홈(36)의 바닥면(37)에 안정적으로 밀착된 상태가 유지되고, 디링(50)이 상기 디링 설치 홈(36) 내부에서 돌아가거나 부분적으로 트위스팅(twisting)되지 않으며, 이는 샤프트(41)가 하우징(31) 내부에서 상기 축선(CX)과 평행한 방향으로 승강하는 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 샤프트(41)의 외주면(42)과 하우징(31)의 내주면(33) 사이의 틈새를 통한 유체 유출이 신뢰성 있게 차단된다. 다시 말해, 신뢰성 있는 밀봉 성능이 유지된다.
상기 디링(50)의 폭(WD1)이 디링(50)의 두께(TK)의 2배보다 작으면, 샤프트(41)의 외주면(42)과의 마찰력에 의해 발생하는, 상기 디링 외주면(51)의 모서리 지점을 중심으로 하는 디링(50)의 회전 모멘트(moment)가 커져서 상기 디링(50)이 디링 설치 홈(36) 내부에서 돌아갈 수 있다. 상기 디링(50)의 폭(WD1)이 디링(50)의 두께(TK)의 5배보다 크면 디링(50)의 폭(WD1)이 너무 커져서 고무 소재의 소비량이 커져서 디링(50) 제조 원가가 상승하고, 디링(50) 탑재를 위한 공간이 많이 필요하여 디링(50) 설치가 곤란할 수 있다.
디링 설치 홈(36)의 깊이(DP), 즉 하우징(31)의 내주면(33)과 상기 바닥면(37) 사이의 간격은 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링(50)의 두께(TK)의 0.7배보다 크거나 같고 1배보다 작다. 상기 디링 설치 홈(36)의 깊이(DP)가 디링(50)의 두께(TK)의 0.7배보다 작으면 상기 샤프트(41)의 외주면(42)과 하우징(31)의 내주면(33) 사이 틈새가 너무 커져서 상기 샤프트(41)가 상기 샤프트 설치 홀(32)에 삽입 설치될 때 디링(50)이 디링 설치 홈(36)에서 빠져 나와 이탈될 수 있다. 한편, 상기 디링 설치 홈(36)의 깊이(DP)가 디링(50)의 두께(TK)의 1배보다 크거나 같으면 디링(50)의 내주면(52)이 상기 샤프트(41)의 외주면(42)에 탄성 밀착되지 않으므로 디링(50)이 상기 샤프트(41)의 외주면(42)과 상기 하우징(31)의 내주면(33) 사이의 틈새를 밀봉할 수 없다.
샤프트(42)의 단부 모서리에는 말단으로 갈수록 샤프트(42)의 직경이 작아지게 경사진 테이퍼면(tapered surface)(43)이 구비된다. 상기 테이퍼면(43)은 상기 샤프트(41)를 하우징(31)에 설치할 때 디링(50)에 대한 마찰 간섭을 줄여준다. 상기 테이퍼면(43)이 없으면, 도 3의 화살표 방향으로 샤프트(41)를 샤프트 설치 홀(32)에 삽입할 때 디링(50)이 샤프트(41)의 날카로운 모서리에 충돌하여 손상될 수도 있고, 상기 샤프트(41)의 날카로운 모서리에 디링(50)이 강하게 마찰하여 끌려가면서 상기 디링 설치 홈(36)에서 쉽게 이탈할 수도 있다.
상기 디링 설치 홈(36)의 폭(WG), 즉 상기 상부 내측면(38)과 하부 내측면(39) 사이의 간격은, 디링(50)이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링(50)의 폭(WD1)의 1.1배 내지 1.5배이다. 상기 디링 설치 홈(36)의 폭(WG)이 상기 디링(50)의 폭(WD1)의 1.1배보다 작으면, 설사 샤프트(41)가 상기 샤프트 설치 홀(32)에 삽입 설치되기 전에는 상기 디링 설치 홈(36)에 디링(50)이 탑재될 수 있다 하더라도 상기 샤프트(41)가 상기 샤프트 설치 홀(32)에 삽입되어 상기 디링(50)이 탄성 압축될 때 상기 디링 설치 홈(32) 내에 채워지는 디링(50)의 충진율이 90%를 넘어 너무 커져서 상기 디링(50)이 파손되거나 디링 설치 홈(32)에서 이탈될 가능성이 커진다. 한편, 상기 디링 설치 홈(36)의 폭(WG)이 상기 디링(50)의 폭(WD1)의 1.5배보다 크면, 샤프트(41)가 샤프트 설치 홀(32) 내부에서 상기 축선(CX) 방향으로 이동할 때 상기 샤프트(41)의 외주면(42)과의 마찰로 인해 디링(50)도 디링 설치 홈(36) 내부에서 상하 방향으로 큰 폭으로 유동하게 되므로, 밀봉 성능이 저하되고, 디링(50)의 내구성이 저하되며, 디링(50)이 손상될 가능성이 커진다.
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.
31: 하우징 32: 샤프트 설치 홀
33: 내주면 36: 디링 설치 홈
41: 샤프트 42: 샤프트 외주면
50: 디링 51: 디링 외주면
52: 디링 내주면 55: 디링 경사면

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 샤프트 설치 홀(hole)과 상기 샤프트 설치 홀을 한정하는 내주면에 환형으로 파여진 디링 설치 홈(groove)이 형성된 하우징(housing); 상기 샤프트 설치 홀에 삽입 설치되는 샤프트(shaft); 및, 상기 디링 설치 홈에 탑재되어 상기 샤프트의 외주면과 상기 하우징의 내주면 사이로 작동유가 유출되는 것을 막는 환형의 디링;을 구비한 자동변속기로서,
    상기 디링은, 서로 평행하게 이격된 외주면과 내주면, 상기 디링의 축선과 직교하며 서로 이격된 상측면과 하측면, 상기 내주면과 상측면을 이어주는 상부 경사면, 및 상기 내주면과 하측면을 이어주는 하부 경사면을 구비하고, 상기 디링의 축선과 평행한 방향으로 상기 외주면의 폭이 상기 내주면의 폭보다 크며,
    상기 디링이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 축선 방향과 평행한 방향으로 상기 디링의 외주면의 폭(width)이, 상기 축선 방향과 직교하는 방향으로 상기 디링의 내주면과 외주면 사이의 간격의 2배보다 크거나 같고 5배보다 작거나 같고,
    상기 디링 설치 홈의 깊이는 상기 디링이 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 내주면과 외주면 사이의 간격의 0.7배보다 크거나 같고 1배보다 작고,
    상기 샤프트를 상기 하우징에 설치할 때 상기 디링에 대한 마찰 간섭이 줄도록 상기 샤프트의 단부 모서리에는 말단으로 갈수록 상기 샤프트의 직경이 작아지게 경사진 테이퍼면(tapered surface)이 구비된 것을 특징으로 하는, 디링을 구비한 자동변속기.
  4. 삭제
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 디링 설치 홈의 폭은 탄성 변형되지 않은 상태인 때 상기 디링의 폭의 1.1배 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는, 디링을 구비한 자동변속기.
KR1020190109769A 2019-09-04 2019-09-04 디링을 구비한 자동변속기 KR102348131B1 (ko)

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