KR102378123B1 - 밀봉 장치 - Google Patents

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알렉산더 햅
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 제1 부품(2a)을 상기 제1 부품에 대해 상대 회전이 가능한 제2 부품(2b)에 대해 밀봉하기 위한 밀봉 장치(1)에 관한 것으로, 상기 밀봉 장치는 제1 부품(2a) 상에 배치된 제1 씰(3a)과 제2 부품(2b) 상에 배치된 제2 씰(3b)을 포함하며, 제1 씰(3a)은 적어도 공간상 두 씰(3a, 3b) 사이에 형성된 밀봉 챔버(8) 내에 공기 통과를 위한 하나 이상의 공동부(6)를 가지며, 하나 이상의 공동부(6) 에는 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재(7)가 배치되며, 이때 직물 부재(7)는 물과 접촉 시 적어도 부분적으로 팽창하여 하나 이상의 공동부(6)를 완전히 밀봉하도록 제공된다.

Description

밀봉 장치
본 발명은, 제1 부품을 상기 제1 부품에 대해 상대 회전이 가능한 제2 부품에 대해 밀봉하기 위한 밀봉 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 롤러 베어링용 밀봉 장치에 관한 것이다.
환경 영향들에 대한 롤러 베어링의 밀봉은 많은 적용 분야에서 롤러 베어링의 충분한 유효수명을 보장하기 위해 필요하다. 예컨대 차량용 휠 베어링에서는, 매일 사용할 경우 흙탕물 및 여타의 오염물들로부터 휠 마운팅 내에 배치된 롤러 베어링을 보호하는 것이 필수적이다. 통상 이러한 목적으로, 예컨대, 롤러 베어링 내에 밀봉 키트로서 삽입될 수 있는 카세트 씰(cassette seal)의 구조 형상으로 공지되어 있는 접촉식 씰들이 이용된다. 카세트 씰들 내에는 대개 축방향으로 접촉 되는 하나 내지 2개의 씰 립(seal lip) 및 반경 방향으로 접촉되는 하나 내지 2개의 씰 립이 포지셔닝되어 있다.
DE 10 2009 050 215 A1호로부터는 롤러 베어링의 롤링 챔버(rolling chamber)를 밀봉하기 위한 씰 링(seal ring)이 개시된다. 씰 링은, 제1 베어링 부재에의 고정을 위해 제공된, 탄성 부재를 파지하는 캐리어 부재를 포함한다. 씰 링은, 탄성 부재 상의 반경 방향 또는 축방향 씰 립에 의해, 제1 베어링 부재와 이 제1 베어링 부재에 대해 상대 회전이 가능한 제2 베어링 부재 사이에서; 또는 제1 베어링 부재와, 제2 베어링 부재 상에 고정되어 상기 제1 베어링 부재에 대해 상대 운동이 가능한 다른 부품 사이에서; 롤링 챔버의 밀봉을 위해 제공된다. 씰 립은, 제2 베어링 부재와 함께, 또는 상기 부품과 함께 간극을 형성하도록 제공된다. 또한, 씰 립은, 상기 간극을 폐쇄하는 윤활제 링의 형성을 위한 환형 그루브를 포함한다.
본 발명의 과제는 밀봉 장치를 개량하는 것이다.
제1 부품을 상기 제1 부품에 대해 상대 회전이 가능한 제2 부품에 대해 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 밀봉 장치는, 제1 부품에 배치된 제1 씰과 제2 부품에 배치된 제2 씰을 포함하며, 제1 씰은 적어도 공간상 두 씰 사이에 형성된 밀봉 챔버 내에 공기 통과를 위한 하나 이상의 공동부를 가지, 하나 이상의 공동부에는 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재(fabric element)가 배치되며, 이때 직물 부재는, 물과 접촉 시 적어도 부분적으로 팽창하여 하나 이상의 공동부를 완전히 밀봉하도록 제공된다. 특히 밀봉 장치는 차량용 휠 베어링에서 사용된다.
달리 말하면, 두 씰은, 하나 이상의 공동부를 통해 주변과 연결되는 밀봉 챔버를 형성한다. 또한, 밀봉 챔버만 주변과 연결되는 것이 아니라, 휠 베어링의 2개의 회전체 열(rolling body row) 사이에 형성되는 베어링 내부 챔버도 주변과 연결된다. 하나 이상의 공동부를 통해, 주변 압력에 대해 베어링 내부 챔버 내 부압 또는 초과압력의 보상이 가능한데, 그 이유는 공기가 베어링 내부 챔버 밖으로 누출될 수 있거나, 베어링 내부 챔버 내로 유입될 수 있기 때문이다. 그 결과, 휠 베어링 내에서의 압력 보상을 위한 공기 배출이 실현된다. 특히, 휠 베어링의 하나 이상의 베어링 링 내에도 공기 통과를 위해 하나 이상의 공동부가 제공될 수 있으며, 하나 이상의 공동부에는 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재가 배치되고, 이 직물 부재는 물과 접촉 시 적어도 부분적으로 팽창하여 하나 이상의 공동부를 완전히 밀봉하도록 제공된다.
그에 따라, 베어링 내부 챔버를 밀봉하도록 제공된 씰들이 휠 베어링의 계획된 유효수명에 걸쳐 기능을 하고 너무 조기에 고장이 나지 않는 점이 보장될 수 있다. 특히 하나 이상의 공동부를 통한 압력 보상을 통해, 휠 베어링 어셈블리의 마찰 계수의 증가 및 이와 결부된 마모 증가가 방지된다.
하나 이상의 공동부는 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재로 덮인다. 적어도 부분적으로 투과성이란, 직물 부재가 건조한 상태일 때 공기 통과를 허용함을 의미한다. 그에 비해 직물 부재가 습한 상태에서는 팽창하며, 그 결과 공기, 물 및 오염물의 통과를 저지한다. 물은 일반적으로 액체를 의미한다. 멤브레인과 달리 직물 부재는 적응형 필터로서 작용한다.
바람직하게 직물 부재는 격자 개구들을 가진 팽윤 직물 격자(swelling fabric lattice)로 형성되며, 이 팽윤 직물 격자는 물 흡수를 통해 팽윤하여 격자 개구들을 완전히 폐쇄한다. 직물 부재의 두께는, 공기의 통과 저항을 매칭시키기 위해, 사용자 맞춤형으로 설계될 수 있다. 그 결과, 특히, 휠 베어링 내에 소정의 공기 압력이 설정될 수 있다. 또한, 각각의 격자 개구들도 가변적으로 설정될 수 있다. 격자 개구들이 더 클수록, 직물 부재의 건조 상태에서 공기 투과도가 더 높아진다. 바람직하게 직물 부재는 대마 직물(hemp fabrics)로 형성된다.
한 바람직한 실시예에 따라서, 직물 부재는 제1 씰과 재료 결합 방식으로 결합된다. 예컨대 직물 부재는 제1 씰과 접착될 수 있다. 그 대안으로 또는 그에 추가로, 직물 부재는 제1 씰과 형상 결합 방식으로 결합된다. 특히, 제1 씰 상에 직물 부재의 수용을 위한 테두리(edging)가 제공된다.
바람직하게 제1 씰은 캐리어 부재와 밀봉 부재를 포함하며, 적어도 제1 씰의 캐리어 부재는 제1 부품에 배치된다. 추가로 바람직하게, 제2 씰은 하나 이상의 캐리어 부재와, 선택적으로 하나의 밀봉 부재를 포함하며, 제2 씰의 캐리어 부재는 제2 부품에 배치되고, 제1 씰의 밀봉 부재는 제2 씰의 캐리어 부재에 밀착하여 접한다. 각각의 밀봉 부재는 특히 탄성 재료로, 바람직하게는 탄성 중합체로 형성된다. 또한, 각각의 캐리어 부재는 각각의 밀봉 부재보다 더 높은 강도 및 강성을 갖는다. 예컨대 각각의 캐리어 부재는 금속 시트로 형성된다. 특히 각각의 캐리어 부재는 각각의 밀봉 부재로 압출 코팅된다.
본 발명은, 제1 씰이 다중 립 씰(multi-lipped seal)로서 형성된다는 기술적 교시를 포함한다. 바람직하게 차량에는 삼중 립 씰들이 사용된다. 또한, 제1 씰을 단일 립 씰로서 형성할 수도 있다. 그 대안으로 또는 그에 추가로, 밀봉 장치 에 물, 오염물 및 분진에 대한 추가적인 보호를 보장하는 원심 시트(centrifugal sheet)를 이용하는 점도 생각해볼 수 있다.
본 발명을 개선하는 또 다른 조치들은 하기에서 본 발명의 2개의 바람직한 실시예의 내용과 함께 2개의 도면을 토대로 더 상세하게 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 본원 밀봉 장치의 구성을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 본원 밀봉 장치의 구성을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.
도 1 및 도 2에 따라, 제1 부품(2a)을 상기 제1 부품에 대해 상대 회전이 가능한 제2 부품(2b)에 대해 밀봉하기 위한 각각의 본 발명에 따른 밀봉 장치(1)는 제1 부품(2a)에 배치된 제1 씰(3a)과 제2 부품(2b)에 배치된 제2 씰(3b)을 포함한다. 제1 부품(2a)은 (여기에 미도시한) 휠 베어링의 외륜으로서 형성되며, 제2 부품은 휠 베어링의 내륜으로서 형성된다. 제1 씰(3a)은 다중 립 씰로서 형성된다. 또한, 제1 씰(3a)은 캐리어 부재(4a)와 밀봉 부재(5a)로 구성되며, 이때 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)는 제1 부품(2a)에 배치된다. 또한, 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)는 제1 씰(3a)의 밀봉 부재(5a)에 의해 실질적으로 에워싸이며, 이때 제1 씰(3a)의 밀봉 부재(5a)는 부분적으로 제1 부품(2a)에 접한다. 그에 비해, 제2 씰(3b)은 캐리어 부재(4b)로 구성되며, 상기 제2 씰(3b)의 캐리어 부재(4b)는 제2 부품(2b)에 배치된다. 제1 씰(3a)의 밀봉 부재(5a)는 제2 씰(3b)의 캐리어 부재(4b)에 밀착하여 접한다.
도 1에 따라서, 제1 씰(3a)은 공간상 두 씰(3a, 3b) 사이에 형성된 밀봉 챔버(8) 내에 공기 통과를 위한 공동부(6)를 갖는다. 이 경우, 공동부(6)는 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a) 및 밀봉 부재(5a)를 모두 통과하여 연장된다. 공동부(6)는, 밀봉 챔버(8) 내에 배치되어 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)와 연결된, 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재(7)로 덮인다.
도 2에 따라서, 제1 씰(3a)은 공간상 두 씰(3a, 3b) 사이에 형성된 밀봉 챔버(8) 내에 공기 통과를 위한 공동부(6)를 갖는다. 공동부(6)는 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a) 및 밀봉 부재(5a)를 모두 통과하여 연장된다. 또한, 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)는, 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)의 2개의 레그 사이에 테두리가 형성되는 방식으로 구부러진다. 테두리 내에는 적어도 부분적으로 투과성이면서 공동부(6)를 완전히 덮는 직물 부재(7)가 배치된다. 따라서, 직물 부재(7)는 제1 씰(3a)과 형상 결합 방식으로 결합된다.
도 1 및 도 2에 따른 각각의 직물 부재(7)는, 물과 접촉 시 적어도 부분적으로 팽창하여 공동부(6)를 완전히 밀봉하도록 제공된다. 각각의 직물 부재(7)는 건조한 상태에서 공기 통과를 허용하며, 이때 각각의 직물 부재(7)가 습한 상태에서는 공기와 물 모두 각각의 직물 부재(7)에 침투할 수 없다. 각각의 직물 부재(7)는 격자 개구들을 가진 팽윤 직물 격자로 형성되며, 이 팽윤 직물 격자는 물 흡수를 통해 팽윤하면서 격자 개구들을 완전히, 그리고 그에 따라 기밀 및 수밀 방식으로 폐쇄한다. 또한, 각각의 직물 부재(7)는 대마 직물로 형성된다.
1: 밀봉 장치
2a, 2b: 부품
3a, 3b: 씰
4a, 4b: 캐리어 부재
5a, 5b: 밀봉 부재
6: 공동부
7: 직물 부재
8: 밀봉 챔버

Claims (10)

  1. 제1 부품(2a)을 상기 제1 부품에 대해 상대 회전이 가능한 제2 부품(2b)에 대해 밀봉하기 위한 밀봉 장치(1)로서, 상기 밀봉 장치는 제1 부품(2a) 상에 배치된 제1 씰(3a)과 제2 부품(2b) 상에 배치된 제2 씰(3b)을 포함하고, 상기 제1 씰(3a)은 적어도 공간상 상기 두 씰(3a, 3b) 사이에 형성된 밀봉 챔버(8) 내에 공기 통과를 위한 하나 이상의 공동부(6)를 가지며, 상기 하나 이상의 공동부(6)에는 적어도 부분적으로 투과성인 직물 부재(7)가 배치되며, 상기 직물 부재(7)는 물과 접촉 시 적어도 부분적으로 팽창하여 상기 하나 이상의 공동부(6)를 완전히 밀봉하도록 제공되는, 밀봉 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 직물 부재(7)는 격자 개구들을 가진 팽윤 직물 격자로 형성되며, 상기 팽윤 직물 격자는 물 흡수를 통해 팽윤하여 상기 격자 개구들을 완전히 폐쇄하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직물 부재(7)는 대마 직물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직물 부재(7)는 제1 씰(3a)과 재료 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직물 부재(7)는 제1 씰(3a)과 형상 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 씰(3a)은 캐리어 부재(4a)와 밀봉 부재(5a)를 포함하며, 적어도 제1 씰(3a)의 캐리어 부재(4a)는 제1 부품(2a) 에 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 씰(3b)은 하나 이상의 캐리어 부재(4a)와, 선택적으로 하나의 밀봉 부재(5a)를 포함하며, 상기 제2 씰(3b)의 캐리어 부재(4a)는 제2 부품(2b)에 배치되고, 상기 제1 씰(3a)의 밀봉 부재(5a)는 제2 씰(3b)의 캐리어 부재(4b)에 밀착하여 접하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  8. 제1항에 있어서, 제1 씰(3a)은 다중 립 씰로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(1).
  9. 제1항 또는 제2항에 따른 밀봉 장치(1)를 구비한 차량용 휠 베어링.
  10. 차량용 휠 베어링 내에서의, 제1항 또는 제2항에 따른 밀봉 장치(1)의 사용 방법.
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