KR102656388B1 - 실링 링 - Google Patents

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KR102656388B1
KR102656388B1 KR1020227000021A KR20227000021A KR102656388B1 KR 102656388 B1 KR102656388 B1 KR 102656388B1 KR 1020227000021 A KR1020227000021 A KR 1020227000021A KR 20227000021 A KR20227000021 A KR 20227000021A KR 102656388 B1 KR102656388 B1 KR 102656388B1
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sealing ring
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hole
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히데야 와타나베
유스케 요시다
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엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

수지제의 원환상의 실링 링은 상대적으로 회전하는 외측 부재와 내측 부재 사이에 배치된다. 실링 링은 외측 부재 또는 내측 부재의 둘레 홈 내에 배치되어 액체 공간과 외부 공간을 격리시킨다. 실링 링은 긴 원호상의 봉으로 봉의 양단부를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되며, 양단부로 형성된 접합부를 갖는다. 실링 링의 직경 방향의 두께는, 접합부로부터 떨어진 2개의 지점으로부터 접합부를 향해 서서히 감소되어 있으며, 지점은 원형의 중심축을 중심으로 하여 접합부로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도, 떨어져 있다.

Description

실링 링
본 발명은, 상대적으로 회전하는 외측 부재와 내측 부재 사이에 배치되는 수지제의 원환상의 실링 링에 관한 것이다.
원환상의 실링 링은, 회전 부재를 갖는 다양한 기계의 환상의 극간을 봉지(封止)하기 위해 사용되고 있다. 예를 들어, 자동차의 동력 전달축과 하우징 사이에, 하우징 내의 윤활유를 밀봉하는 실링 링이 배치되어 있다.
일반적으로 실링 링은, 긴 원호상의 봉으로, 봉의 양단부를 접합하여 원형을 이루도록 형성되어 있다.
실링 링의 형상에 관해서, 다양한 제안이 이루어지고 있다(특허문헌 1 및 2).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 2016-014471호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 2015-218790호 공보
실링 링의 봉지 성능을 높이는 관점에서, 실링 링의 외주면 또는 내주면이 진원기둥형(眞圓柱型, true cylindrical shape)에 합치되고 봉지되는 부재와 실링 링 사이의 극간이 없는 것이 이상적이다.
따라서, 본 발명은, 실링 링을 정위치에 배비(配備)시킨 경우, 봉지되는 부재와 실링 링 사이의 극간이 매우 작은 실링 링을 제공한다.
본 발명의 한 태양에 따른 실링 링은, 상대적으로 회전하는 외측 부재와 내측 부재 사이에 배치되는 수지제의 원환상의 실링 링이다. 실링 링은, 긴 원호상의 봉으로 상기 봉의 양단부를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 양단부로 형성된 접합부를 갖는다. 상기 실링 링의 직경 방향의 두께는, 상기 접합부로부터 떨어진 2개의 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 감소되어 있으며, 상기 지점은 상기 원형의 중심축을 중심으로 상기 접합부로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도, 떨어져 있다.
이 태양에 있어서는, 실링 링을 외측 부재의 원기둥형의 내주면에 접촉되도록 배비시킨 경우, 실링링의 외주면이 진원기둥형에 매우 근사하여 외측 부재의 내주면과 실링링의 외주면 사이의 극간이 매우 작다. 실링 링을 내측 부재의 원기둥형의 외주면에 접촉되도록 배비시킨 경우, 실링링의 내주면이 진원기둥형에 매우 근사하여 내측 부재의 외주면과 실링 링의 내주면 사이의 극간이 매우 작다. 따라서 두 가지 경우 모두 실링 링의 봉지 성능이 현저하게 높다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 따른 실링 링을 갖는 밀봉 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제 1의 실시 형태에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 3은 외측 부재 내에 배비된 제 1의 실시 향태에 따른 실링 링의 일부의 확대 정면도이다.
도 4는 실링 링의 두께의 변경 기점의 위치와, 실링 링과 외측 부재의 극간의 양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실링 링의 두께의 최대값에 대한 최소값의 비율과, 실링 링과 외측 부재의 극간의 양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2의 실시 형태에 따른 실링 링을 갖는 밀봉 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 제 2의 실시 형태에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 8은 외측 부재 내에 배비된 제 2의 실시 형태에 따른 실링 링의 일부의 확대 정면도이다.
도 9는 조립시의 제 2의 실시 형태에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다.
도 10은 조립시의 비교예에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다.
도 11은 제 2의 실시 형태의 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 12는 도 11의 실링 링의 Ⅸ-Ⅸ선 화살표 단면도이다.
도 13은 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 일부의 사시도이다.
도 14는 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 일부의 사시도이다.
도 15는 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 16은 도 15의 실링 링의 일부의 확대 사시도이다.
도 17은 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 18은 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 19는 제 2의 실시 형태의 다른 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 20은 본 발명의 제 3의 실시 형태에 따른 실링 링을 갖는 밀봉 구조를 나타내는 단면도이다.
도 21은 제 3의 실시 형태에 따른 실링 링의 정면도이다.
도 22는 조립시의 제 3의 실시 형태에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다.
도 23은 조립시의 비교예에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다.
도 24는 제 3의 실시 형태의 변형예에 따른 실링 링의 정면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 다양한 실시의 형태를 설명한다. 도면의 축척은 반드시 정확한 것은 아니며, 일부의 특징은 과장 또는 생략될 수도 있다.
이하에 설명하는 본 발명의 각 실시 형태에 따른 실링 링을 갖는 밀봉 구조는, 자동차의 동력 전달축과 하우징의 환상의 극간을 봉지하기 위해 사용된다. 단, 이하의 설명은 예시이며, 본 발명에 따른 실링 링을 갖는 밀봉 구조는 각종의 유압 기기, 수압 기기, 공기압 기기에 있어서 윤활유 및 냉각수 등의 액체를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 기기는 예를 들어 엔진, 모터, 발전기, 펌프, 컴프레서, 자동차의 파워 스티어링, 감속기, 변속기, 냉각기를 포함한다.
제 1의 실시 형태
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(1)는, 하우징(외측 부재)(2), 축(내측 부재)(4), 실링 링(6)을 구비한다. 하우징(2)은 고정된 부재이며, 원기둥형의 내주면(3A)을 갖는 구멍(3)과, 피밀봉 윤활유가 내부에 배치된 윤활유 공간(액체 공간)(A)을 갖는다. 윤활유 공간(A)은 구멍(3)에 연통한다. 윤활유 공간(A)에는 축(4)이 삽입되어 있다. 축(4)은 중심축(Ax)의 주위를 회전하는 회전축이며, 자동차의 동력 전달축이다.
축(4) 중, 구멍(3)에 삽입된 부분의 외주면에는 둘레 홈(8)이 형성되어 있다. 둘레 홈(8)에는 수지제의 원환상의 실링 링(6)이 배치되어, 이 결과, 실링 링(6)은 구멍(3) 내에 삽입되어 있다. 실링 링(6)은 축(4)과 하우징(2) 사이의 극간을 봉지하여, 하우징(2)의 내부의 윤활유 공간(A)으로부터 외부 공간(대기 공간)(B)으로 윤활유가 누출되는 것을 방지 또는 저감시킨다.
실링 링(6)의 직경 방향 외측의 부분은 둘레 홈(8)으로부터 직경 방향 외측으로 돌출되어 있으며, 실링 링(6)의 외주면(16)은 구멍(3)의 내주면(3A)에 접촉한다. 실링 링(6)은 하우징(2)의 구멍(3)에 고정된다. 여기서 "고정된다"는 것은, 실링 링(6)의 위치가 하우징(2)에 대해 정지되어 있음을 의미하며, 실링 링(6)이 하우징(2)에 분리 불가능하게 결합되어 있는지 여부를 한정하려는 의도는 아니다. 이 실시 형태에서는, 실링 링(6)은 구멍(3)의 내주면(3A)에 조여 끼워진다. 또한, 후술하는 바와 같이, 실링 링(6)은 실링 링(6)의 내측의 윤활유로부터 압력을 받음으로써 하우징(2)에 고정되어 있다.
또한, 실링 링(6)은 축(4)에 대해 슬라이딩 가능하게 축(4)의 둘레 홈(8) 내에 배치되어 있다. 실링 링(6)은 윤활유 공간(A)과 외부 공간(B)을 격리시켜, 윤활유를 하우징(2)의 윤활유 공간(A) 내에 가둔다. 이 밀봉 구조(1)에 있어서, 하우징(2)과 실링 링(6)이 고정되어 있는 반면, 축(4)은 하우징(2)에 대해 회전한다.
이 실시 형태에서는, 실링 링(6)은 직사각형의 단면을 갖는다.
실링 링(6)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 수지 재료로 형성되어 있다. 실링 링(6)은, 이러한 재료를 베이스 폴리머로 하여, 슬라이딩 특성이나 강도를 향상시키기 위한 충전제를 포함하는 수지 재료로 형성되어도 좋다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실링 링(6)은 2개의 단부(6A, 6B)를 갖는 길고 만곡된 원호상의 봉으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 실링 링(6)은 긴 원호상의 봉으로, 봉의 양단부(6A, 6B)를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되어 있다. 따라서, 실링 링(6)은 양단부(6A, 6B)로 형성된 접합부(7)를 갖는다. 이와 같이, 실링 링(6)은 엔드리스 링이 아닌, 원호상의 봉으로 형성되어 있기 때문에, 실링 링(6)을 축(4)의 외주면에 형성된 둘레 홈(8)에 끼워 넣듯이, 실링 링(6)을 축(4)의 주위에 배치시키는 것이 용이하다.
도 2에 도시된 단부(6A, 6B)의 형상은 공지이며, 특수 스텝 컷이라고 불린다. 특수 스텝 컷은 실링 링(6)의 둘레 방향으로의 확장(나아가서는 직경 방향으로의 확장)을 허용하고, 또한, 높은 봉지 성능을 갖기 때문에 우수하다.
단, 도 2에 도시된 단부(6A, 6B)의 형상은 예시이며, 실링 링(6)의 단부의 형상은 특수 스텝 컷에 한정되지 않고, 스텝 컷, 스트레이트 컷, 바이어스 컷 중 어느 것이어도 좋다.
도 1로 돌아가, 상기와 같이, 실링 링(6)의 외주면은 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 접촉되게 되어 있다. 실링 링(6) 자체가 직경 방향으로 확장하려는 탄성력을 갖기 때문에, 실링 링(6)은 하우징(2)에 밀착되게 된다. 또한, 실링 링(6)의 내주면과, 축(4)의 둘레 홈(8)의 저면(8a) 사이에는, 윤활유 공간(A) 내의 윤활유가 유통될 수 있는 극간이 있으며, 실링 링(6)은 실링 링(6)의 내측의 윤활유로부터 외측을 향해 압력을 받기 때문에 하우징(2)에 강고하게 고정된다.
실링 링(6)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)에는 윤활유 공간(A) 내의 윤활유로부터 유압(화살표로 표시한다)이 부여되고, 실링 링(6)은 외부 공간(B)측으로 밀려진다. 따라서, 실링 링(6)의 외부 공간(B)측의 끝면(12)은 축(4)의 둘레 홈(8)의 외부 공간(B)측의 벽면에 밀려진다. 단, 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 외측 공간(B)측의 벽면 사이에는 윤활유가 침입되어, 엄밀하게는, 끝면(12)은 둘레 홈(8)의 외부 공간(B)측의 벽면에 면접촉하지 않고, 양자 간에는 유막이 존재한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실링 링(6)의 직경 방향의 두께(t)는 실링 링(6)의 둘레 방향에 걸쳐 일정하지는 않다. 어떠한 2개의 지점(20)으로부터 접합부(7)를 향해, 두께(t)는 서서히 감소된다. 바람직하게는, 2개의 지점(20)은, 실링 링(6)의 외주면(16)의 중심 축선(C)과 접합부(7)를 연결하는 선분(L)에 대해 대칭 위치에 있다. 중심 축선(C)은, 하우징(2)의 구멍(3) 내에 실링 링(6)을 배비시키면, 축(4)과 구멍(3)의 중심축(Ax)과 합치된다.
2개의 지점(20)은 두께(t)의 변화의 개시점이므로, 이하에서는 "기점"이라고 부른다.
기점(20)에서의 두께(ta)보다도 접합부(7)에서의 두께(tb)는 작다. 기점(20)과 접합부(7) 사이의 중간점에서의 두께(tc)는 두께(ta)보다 작고, 두께(tb)보다 크다. 한편, 접합부(7)와 반대측에서는 두께(t)는 균일하며 기점(20)에서의 두께(ta)와 동일하다.
따라서, 두께(tb)는 실링 링(6)의 최소 두께이고, 두께(ta)는 실링 링(6)최대 두께이다.
도 2에 있어서, 2개의 기점(20)은 원형의 중심 축선(C)을 중심으로 하여 접합부(7)로부터 90도 떨어져 있다. 즉, 중심 축선(C)을 중심으로 하는 기점(20)과 접합부(7) 사이의 각도(θ)는 90도이다. 단, 각도(θ)는, 후술하는 바와 같이, 90도로는 한정되지 않는다.
실링 링(6)의 외주면(16)은 중심 축선(C)을 중심으로 하는 원통형이며, 외주면(16)의 반경(RO)은 실링 링(6)의 둘레 방향 전체에 걸쳐 일정하다.
한편, 실링 링(6)의 내주면(18)의 곡률 반경(Ri)은 중심 축선(C) 주위에서 변화한다. 내주면(18)의 곡률 반경(Ri)은 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 증가된다. 기점(20)에서의 곡률 반경(Ria)보다도 접합부(7)에서의 곡률 반경(Rib)은 크다. 기점(20)과 접합부(7) 사이의 중간점에서의 곡률 반경(Ric)은 곡률 반경(Ria)보다 크고, 곡률 반경(Rib)보다 작다. 접합부(7)와 반대측에서는 곡률 반경(Ri)은 균일하며, 기점(20)에서의 곡률 반경(Ria)와 동일하다.
따라서, 곡률 반경(Rib)은 내주면(18)의 최대 곡률 반경이고, 곡률 반경(Ria)은 내주면(18)의 최소 곡률 반경이다.
도 2에, 실링 링(6)의 내주면(18)이 중심 축선(C)을 중심으로 하는 원통형인 것으로 가정한 경우의 내주면(18)의 윤곽(18a)을 가상선으로 나타낸다. 기점(20)보다도 접합부(7)측에 있어서, 이 실시 형태에서의 내주면(18)은, 윤곽(18a)보다도 직경 방향 외측에 위치한다.
이렇게 해서, 실링 링(6)은 접합부(7)로부터 각도(θ) 떨어진 지점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 두께(t)가 서서히 감소되도록 형성되어 있다.
이 구성 하에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 실링링(6)을 하우징(2)의 원기둥형의 구멍(3)의 내주면(3A)에 배비시킨 경우, 실링링(6)의 외주면이 진원기둥형에 매우 근사하여 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)과 실링 링(6)의 외주면(16) 사이의 극간(G)이 매우 작다. 따라서, 실링 링(6)의 봉지 성능이 현저히 높다.
도 1에서 알 수 있듯이, 실링 링(6)의 봉지 성능의 관점에서는, 축(4)의 둘레 홈(8)의 저면(8a)과 실링 링(6)의 내주면(18) 사이에는 극간이 허용되며, 양자의 동축도 및 접촉은 중요하지 않다. 대조적으로, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)과 실링 링(6)의 외주면(16)의 접촉은, 봉지 성능을 위해 중요하다.
출원인은, 기점(20)과 접합부(7) 사이의 각도(θ)의 호적한 범위를 조사하는 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에서는, FEM(유한 요소법)을 이용하여, 하우징(2)의 내주면(2A)과 실링 링(6)의 외주면 사이의 극간(G)의 최대값을 계산했다. 시뮬레이션에서 이용한 파라미터는 하기와 같다.
기점(20)에서의 두께(ta): 2.3mm
접합부(7)에서의 두께(tb): 1.15mm
기점(20)에서의 두께(ta)에 대한 접합부(7)에서의 두께(tb)의 비율: 0.5
실링 링(6)의 외경(2×RO): 30mm
시뮬레이션에서는 기점(20)과 접합부(7) 사이의 각도(θ)를 30도, 60도, 90도, 120도, 150도로 변화시켰다. 도 4는 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 도 4에 있어서, 세로축의 극간은 극간(G)의 최대값이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 각도(θ)는 60도 이상, 150도 이하인 것이 바람직하고, 80도 이상, 120도 이하인 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 2개의 기점(20)은, 원형의 중심 축선(C)을 중심으로 하여, 접합부(7)로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도 떨어져 있는 것이 바람직하고, 접합부(7)로부터 80도 이상, 120도 이하의 각도 떨어져 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 출원인은, 기점(20)에서의 두께(ta)(두께(t)의 최대값)에 대한 접합부(7)에서의 두께(tb)(두께(t)의 최소값)의 비율의 호적한 범위를 조사하는 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에서는, FEM을 이용하여 하우징(2)의 내주면(2A)과 실링 링(6)의 외주면 사이의 극간(G)의 최대값을 계산했다. 시뮬레이션에서 이용한 파라미터는 하기와 같다.
기점(20)에서의 두께(ta): 1.8mm
기점(20)에서의 두께(ta): 2.3mm
기점(20)과 접합부(7) 사이의 각도(θ): 90도
실링 링(6)의 외경(2×RO): 30mm
시뮬레이션에서는 기점(20)에서의 두께(ta)에 대한 접합부(7)에서의 두께(tb)의 비율을 다양하게 변화시켰다. 도 5는 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 도 5에 있어서, 세로축의 극간은 극간(G)의 최대값이다. 비율이 0.4 이하에서는, 두께(ta)가 1.8mm에서의 계산값과 두께(ta)가 2.3mm에서의 계산값은 거의 겹쳤다.
도 5에서 알 수 있듯이, 기점(20)에서의 두께(ta)에 대한 접합부(7)에서의 두께(tb)의 비율은 0.2 이상, 0.6 이하인 것이 바람직하고, 0.3 이상, 0.5 이하인 것이 더욱 바람직하다.
제 2의 실시 형태
도 6에 도시된 본 발명의 제 2의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(1)는 실링 링(9)을 갖는다. 실링 링(9)은, 제 1의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(1)의 실링 링(6)과 동일한 구조에 더하여, 내주면(18)으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하는 2개의 돌기(22)를 갖는다. 돌기(22)는 2개의 기점(20) 사이에 배치되어 있다. 바람직하게는, 돌기(22)는 접합부(7)의 부근에 배치되어 있다. 즉, 돌기(22)와 접합부(7)의 간격은, 돌기(22)와 기점(20)의 간격보다도 작다.
이러한 밀봉 구조를 조립하는 경우에는, 축(4)의 외주면의 둘레 홈(8)에 배비된 실링 링(9)을 축(4)과 함께 하우징(2)의 구멍(3)에 삽입할 때, 실링 링(9)이 구멍(3)의 주변에 부딪혀 파손되지 않는 것이 바람직하다.
도 9는 조립시의 제 2의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(1)의 각부의 단면도이다. 실시 형태에서는, 2개의 기점(20) 사이에 돌기(22)가 배치되어 있기 때문에, 접합부(7)가 축(4)의 상방에 위치하도록 축(4)의 외주면의 둘레 홈(8)에 실링 링(9)을 배비시키면, 실링 링(9)의 내주면(18)으로부터 돌출하는 2개의 돌기(22)가 둘레 홈(8)의 저면(8a)에 접촉한다. 2개의 돌기(22)는, 실링 링(9)의 두께가 감소되는 기점인 2개의 기점(20) 사이에 마련되어 있기 때문에, 축(4)의 외주면의 둘레 홈(8)에 실링 링(9)을 배비시키면, 실링 링(9)의 외주면(16)은 둘레 홈(8) 나아가서는 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 실질적으로 동심으로 배치된다. 따라서, 화살표로 나타낸 바와 같이, 실링 링(9)을 하우징(2)의 구멍(3)에 삽입할 때, 실링 링(9)이 구멍(3)의 주변에 부딪히기 어렵고, 실링 링(9)의 손상이 방지 또는 저감된다.
한편, 도 10은 조립시의 비교예에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다. 이 비교예에서는 돌기(22)가 마련되어 있지 않다. 따라서, 접합부(7)가 축(4)의 상방에 위치되도록 축(4)의 외주면의 둘레 홈(8)에 실링 링(9)을 배비시키면, 두께가 작은 접합부(7)의 부근에서 실링 링(9)의 내주면(18)이 둘레 홈(8)의 저면(8a)에 접촉한다. 따라서, 구멍(3)의 하부 부근에 있어서, 실링 링(9)의 외주면(16)이 축(4)의 외주면으로부터 크게 돌출된다. 이 때문에, 화살표로 나타낸 바와 같이, 실링 링(9)을 하우징(2)의 구멍(3)에 삽입할 때, 실링 링(9)이 구멍(3)의 주변에 부딪히기 쉽고, 실링 링(9)이 파손될 우려가 있다.
제 1 및 제 2의 실시 형태에서는, 상기와 같이, 실링 링(9)은 직사각형의 단면을 갖지만, 실링 링의 단면은 직사각형으로는 한정되지 않는다. 도 11 및 도 12에 도시된 변형예에 따른 실링 링(26)에서는, 직경 방향 외측의 축선 방향의 길이가 크고, 직경 방향 내측의 축선 방향의 길이가 작다. 즉, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 접촉하는 실링 링(26)의 외주면(16)의 축선 방향의 길이가 내주면(18)의 축선 방향의 길이보다 크다. 따라서 실링 링(26)은 T자형의 단면을 갖는다.
도 13에 도시된 변형예에 따른 실링 링(26A)도 T자형의 단면을 갖는다. 단, 실링 링(26A)에서는, 직경 방향 외측의 축선 방향의 길이가 작고, 직경 방향 내측의 축선 방향의 길이가 크다.
실링 링(26A)에서는, 접합부(7) 이외의 외주면(16)에 둘레 방향으로 연장되는 2개의 홈(27)이 형성되어 있으며, 2개의 홈(27) 사이에 둘레 방향으로 연장되는 돌기(28)가 형성되어 있다. 돌기(28)의 외주면은 접합부(7)의 외주면에 원활하게 연결된다. 돌기(28)의 외주면과 접합부(7)의 외주면은 실링 링(26A)의 외주면(16)을 구성하여, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 접촉한다.
또한, 각 홈(27)에는, 돌기(28)와 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 리브(29)가 형성되어 있다. 도 13에서는, 각 홈(27)에 1개의 리브(29)만이 도시되어 있지만, 각 홈(27)에 있어서, 복수의 리브(29)가 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 리브(29)는 홈(27) 내부의 윤활유의 흐름을 제어한다.
도 14에 도시된 변형예에 따른 실링 링(26B)은 L자형의 단면을 갖는다. 실링 링(26B)은, 도 13에 도시된 실링 링(26A)의 돌기(28)가 한쪽으로 치우친 형상을 갖는다. 즉, 실링 링(26B)에서는, 접합부(7) 이외의 외주면(16)에 둘레 방향으로 연장되는 1개의 홈(31)과, 둘레 방향으로 연장되는 돌기(32)가 형성되어 있다. 돌기(32)의 외주면은 접합부(7)의 외주면에 원활하게 연결된다. 돌기(32)의 외주면과 접합부(7)의 외주면은 실링 링(26B)의 외주면(16)을 구성하여, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 접촉한다.
또한, 홈(31)에는, 돌기(32)와 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 리브(33)가 형성되어 있다. 도 14에서는, 홈(31)에 1개의 리브(33)만이 도시되어 있지만, 홈(31)에 있어서 복수의 리브(33)가 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 리브(33)는 홈(31) 내부의 윤활유의 흐름을 제어한다. 도 14에 도시된 끝면(10, 12)으로부터 알 수 있듯이, 홈(31)은 대기 공간(B)측에 형성되고, 돌기(32)는 윤활유 공간(A)측에 형성되어 있다.
도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 실링 링은 더욱 복잡한 형상을 가지고 있어도 좋다.
도 15 및 도 16에 도시된 변형예에 따른 실링 링(36)은, 실링 링(36)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)(도 6 참조)에 형성된 복수의 T자형의 홈(40)을 갖는다. 홈(40)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 한편, 실링 링(36)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)은 평탄하다.
각 홈(40)은, 국제공개 제 2015/111707호에 개시된 것과 동일하게, 원호상의 긴 홈부(41)와, 긴 홈부(41)의 중앙으로부터 직경 방향 내측을 향해 연장되어 내주면(18)에서 개구하는 짧은 홈부(42)를 갖는다. 도 16에 도시된 바와 같이, 긴 홈부(41)의 깊이는 긴 홈부(41)의 중앙일수록 크다. 짧은 홈부(42)의 깊이는 긴 홈부(41)의 중앙의 깊이보다 더 크다.
실링 링(36)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)은 축(4)의 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면에 밀려지지만, 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이에는 윤활유가 침입된다. 홈(40)이 마련된 이 변형예에서는, 정지된 실링 링(36)에 대한 축(4)의 회전에 따라, 긴 홈부(41)의 한쪽의 단부(41a 또는 41b)에는 짧은 홈부(42)로부터 윤활유가 침입되기 쉽다. 구체적으로는, 축(4)이 방향(R1)으로 회전하면, 짧은 홈부(42)를 거쳐 단부(41a)에 윤활유가 침입되기 쉽고, 축(4)이 방향(R2)으로 회전하면, 짧은 홈부(42)를 거쳐 단부(41b)에 윤활유가 침입되기 쉽다.
그 결과, 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이에는 유막이 발생한다. 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이의 얇은 유막은, 축(4)에 부여되는 토크를 감소시킨다.
실링 링(36)은 2개의 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 두께(t)가 서서히 감소되도록 형성되어 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 긴 홈부(41)의 폭(W)(실링 링(36)의 직경 방향에서의 길이) 및 짧은 홈부(42)의 길이(L)(실링 링(36)의 직경 방향에서의 길이)도 두께(t)와 마찬가지로, 2개의 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 감소된다.
도 17에 도시된 변형예에 따른 실링 링(46)도 실링 링(46)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)(도 6 참조)에 형성된 복수의 T자형의 홈(40)을 갖는다. 홈(40)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 한편, 실링 링(46)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)은 평탄하다. 홈(40)의 기능은 상기와 동일하다.
도 17에 도시된 변형예에서는, 긴 홈부(41)의 폭(W)(실링 링(36)의 직경 방향에서의 길이)는, 실링 링(46)의 둘레 방향 전체에 걸쳐 일정하며, 짧은 홈부(42)의 길이(L)(실링 링(36)의 직경 방향에서의 길이)가 두께(t)와 마찬가지로, 2개의 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 감소된다.
도 18에 도시된 변형예에 따른 실링 링(56)은, 실링 링(56)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)(도 6 참조)에 형성된 복수의 홈(60)을 갖는다. 홈(60)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 홈(60)은 소용돌이 모양으로 연장되어 내주면(18)에서 개구한다. 한편, 실링 링(56)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)은 평탄하다.
도 18에 있어서, 화살표(R)는 축(4)의 주 회전 방향(주로 사용되는 회전 방향)을 나타낸다. 축(4)의 주 회전 방향은, 축(4)이 자동차의 동력 전달축인 경우, 자동차의 전진시의 동력 전달축의 회전 방향이다.
실링 링(56)이 자동차의 우측에 배치되는지 좌측에 배치되는지에 의존하여, 주 회전 방향은 반대인 것에 유의 바란다. 주 회전 방향이 도면과 반대인 경우에는 홈(60)의 방향도 도면과 반대이다.
각 홈(60)은 직경 방향 내측에 배치된 내측 단부(60a)와, 직경 방향 외측에 배치된 외측 단부(60b)를 갖는다. 내측 단부(60a)는 실링 링(56)의 내주면(16)에서 개구한다. 외측 단부(60b)는 폐쇄되어 있다(즉, 벽으로 포위되어 있다).
각 홈(60)은 개구된 내측 단부(60a)로부터 축(4)의 주 회전 방향과 반대 방향을 향해 외측 단부(60b)까지 연장되어 있고, 내측 단부(60a)로부터 주 회전 방향을 향해 연장되어 있지 않다. 따라서, 축(4)의 회전에 따라, 홈(60)의 내측 단부(60a)에서의 압력이 외측 단부(60b)에서의 압력보다 저하되고, 홈(60)에 침입된 유체가 배출되게 되어 있다.
실링 링(56)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)은 축(4)의 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면에 밀려지지만, 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이에는 윤활유가 침입된다. 복수의 홈(60)은, 실링 링(56)에 대한 축(4)의 주 회전 방향(R)으로의 회전에 따라 복수의 홈(60)으로부터 윤활유가 배출되는 것을 촉진시킨다. 이에 따라 윤활유의 막을 얇게 하여 전단 저항을 저하시키는 동시에, 캐비테이션에 의해 윤활유 중의 공기가 기화되는 것을 촉진시켜, 각 홈(60) 내의 거의 전역을 차지하는 공기의 막을 형성한다. 공기의 막을 구성하는 공기도 홈(60)으로부터 배출되지만, 축(4)의 주 회전 방향(R)으로의 회전이 계속되는 한, 캐비테이션에 의해 차례로 기포가 발생하기 때문에, 공기의 막이 홈(60) 내에 지속적으로 존재한다. 끝면(12)과 둘레 홈(8)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이의 얇은 유막 및 공기의 막은, 축(4)에 부여되는 토크를 저감시킨다.
도 19에 도시된 변형예에 따른 실링 링(66)도 실링 링(66)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)(도 6 참조)에 형성된 복수의 홈(60)을 갖는다. 홈(60)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 홈(60)은 소용돌이 모양으로 연장되어 내주면(18)에서 개구한다. 한편, 실링 링(66)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)은 평탄하다. 홈(60)의 기능은 상기와 동일하다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 홈(60)의 길이(L)(실링 링의 직경 방향에서의 길이)는, 실링 링의 두께(t)와 마찬가지로, 2개의 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 감소된다. 단, 도 18에서는 복수의 홈(60)의 외측 단부(60b)와 실링 링의 외주면(16)의 거리(D)가 둘레 방향 전체에 걸쳐 일정하지만, 도 19에서는 복수의 홈(60)의 외측 단부(60b)와 실링 링의 외주면(16)의 거리(D)가 2개의 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 감소된다. 따라서, 홈(60)의 길이(L)의 감소율은 도 18과 도 19에서는 다르다.
제 3의 실시 형태
도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(70)는 하우징(외측 부재)(2), 축(내측 부재)(4), 실링 링(76)을 구비한다. 하우징(2)은 고정된 부재이며, 원기둥형의 내주면(3A)을 갖는 구멍(3)과, 피밀봉 윤활유가 내부에 배치된 윤활유 공간(액체 공간)(A)을 갖는다. 윤활유 공간(A)은 구멍(3)에 연통한다.
윤활유 공간(A)에는 축(4)이 배치되어 있으며, 축(4)은 구멍(3)에 삽입되어 있다. 축(4)은 중심축(Ax)의 주위를 회전하는 회전축이며, 자동차의 동력 전달축이다.
이 실시 형태에서는, 축(4)의 둘레 홈(8) 대신에 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 둘레 홈(78)이 형성되어 있다. 둘레 홈(78)에는 수지제의 원환상의 실링 링(76)이 배치되어 있으며, 실링 링(76)에는 축(4)이 삽입되어 있다. 실링 링(76)은 축(4)과 하우징(2) 사이의 극간을 봉지하여, 하우징(2)의 내부의 윤활유 공간(A)으로부터 대기 공간(B)으로 윤활유가 누출되는 것을 방지 또는 저감시킨다.
실링 링(76)의 직경 방향 내측의 부분은 둘레 홈(78)으로부터 직경 방향 내측으로 돌출되어 있으며, 실링 링(76)의 내주면(18)은 축(4)의 외주면에 접촉한다. 실링 링(76)은 축(4)에 고정된다. 여기서 "고정된다"는 것은, 실링 링(76)의 위치가 축(4)에 대해 정지되어 있음을 의미하며, 실링 링(76)이 축(4)에 분리 불가능하게 결합되어 있는지 여부를 한정하려는 의도는 아니다. 이 실시 형태에서는, 실링 링(76)에는 축(4)이 조여 끼워진다. 또한, 후술하는 바와 같이, 실링 링(76)은 실링 링(76)의 외측의 윤활유로부터 압력을 받음으로써 축(4)에 고정되어 있다.
실링 링(76)은 하우징(2)에 대해 슬라이딩 가능하게 하우징(2)의 둘레 홈(78) 내에 배치되어 있다. 실링 링(76)은 윤활유 공간(A)과 대기 공간(B)을 격리시켜, 윤활유를 하우징(2)의 윤활유 공간(A) 내에 가둔다. 이 밀봉 구조(70)에 있어서, 하우징(2)과 실링 링(76)이 고정되어 있는 반면, 축(4)은 하우징(2)에 대해 회전한다. 따라서, 축(4)과 함께 실링 링(76)도 회전한다.
이 실시 형태에서는, 실링 링(76)은 직사각형의 단면을 갖는다. 실링 링(76)은 제 1의 실시 형태 및 제 2의 실시 형태의 실링 링(6)과 동일한 재료로 형성되어 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 실링 링(76)은 긴 원호상의 봉으로, 봉의 양단부(6A, 6B)를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되어 있다. 따라서, 실링 링(76)은 양단부(6A, 6B)로 형성된 접합부(7)를 갖는다. 이와 같이, 실링 링(76)은 엔드리스 링이 아닌, 원호상의 봉으로 형성되어 있기 때문에, 실링 링(76)을 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)에 형성된 둘레 홈(78)에 끼워 넣고, 또한, 실링 링(76)을 축(4)의 주위에 배치시키는 것이 용이하다.
도 21에 도시된 단부(6A, 6B)의 형상은 특수 스텝 컷이지만, 실링 링(76)의 단부의 형상은 특수 스텝 컷에 한정되지 않고, 스텝 컷, 스트레이트 컷, 바이어스 컷 중 어느 것이어도 좋다.
도 20으로 돌아가, 상기와 같이, 실링 링(76)의 내주면(18)은 축(4)의 외주면에 접촉되게 되어 있다. 실링 링(76)의 외주면(16)과, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)의 저면(78a) 사이에는 윤활유 공간(A) 내의 윤활유가 유통될 수 있는 극간이 있으며, 실링 링(76)은 실링 링(76)의 내측의 윤활유로부터 외측을 향해 압력을 받기 때문에 하우징(2)에 강고하게 고정된다.
실링 링(76)의 윤활유 공간(A)측의 끝면(10)에는 윤활유 공간(A) 내의 윤활유로부터 유압(화살표로 표시한다)이 부여되고, 실링 링(76)은 대기 공간(B)측으로 밀려진다. 따라서, 실링 링(76)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)은 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)의 대기 공간(B)측의 벽면에 밀려진다. 단, 끝면(12)과 둘레 홈(78)의 대기 공간(B)측의 벽면 사이에는 윤활유가 침입되어, 엄밀하게는, 끝면(12)은 둘레 홈(78)의 대기 공간(B)측의 벽면에 면접촉하지 않고, 양자 간에는 유막이 존재한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 실링 링(76)의 직경 방향의 두께(t)는 실링 링(76)의 둘레 방향에 걸쳐 일정하지 않다. 제 1의 실시 형태 및 제 2의 실시 형태와 마찬가지로, 어떠한 2개의 지점(기점)(20)으로부터 접합부(7)를 향해, 두께(t)는 서서히 감소된다. 바람직하게는, 2개의 지점(20)은 실링 링(76)의 외주면(16)의 중심 축선(C)과 접합부(7)를 연결하는 선분(L)에 대해 대칭 위치에 있다. 중심 축선(C)은 하우징(2)의 구멍(3) 내에 실링 링(76)을 배비시키면, 축(4)과 구멍(3)의 중심 축(Ax)과 합치된다.
기점(20)에서의 두께(ta)보다도 접합부(7)에서의 두께(tb)는 작다. 기점(20)과 접합부(7) 사이의 중간점에서의 두께(tc)는 두께(ta)보다 작고, 두께(tb)보다 크다. 한편, 접합부(7)와 반대측에서는, 두께(t)는 균일하며 기점(20)에서의 두께(ta)와 동일하다.
따라서 두께(tb)는 실링 링(76)의 최소 두께이며, 두께(ta)는 실링 링(76)의 최대 두께이다.
도 21에 있어서, 2개의 기점(20)은 원형의 중심 축선(C)을 중심으로 하여 접합부(7)로부터 90도 떨어져 있다. 즉, 중심 축선(C)을 중심으로 하는 기점(20)과 접합부(7) 사이의 각도(θ)는 90도이다. 단, 각도(θ)는 90도로는 한정되지 않는다.
제 1의 실시 형태에 관한 시뮬레이션 결과로부터, 제 3의 실시 형태에 있어서도, 각도(θ)는 60도 이상, 150도 이하인 것이 바람직하고, 80도 이상, 120도 이하인 것이 더욱 바람직한 것으로 유추된다. 따라서, 2개의 기점(20)은 원형의 중심축선(C)을 중심으로 하여 접합부(7)로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도, 떨어져 있는 것이 바람직하고, 접합부(7)로부터 80도 이상, 120도 이하의 각도, 떨어져 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제 1의 실시 형태에 관한 시뮬레이션 결과로부터, 제 3의 실시 형태에 있어서도, 기점(20)에서의 두께(ta)에 대한 접합부(7)에서의 두께(tb)의 비율은 0.2 이상, 0.6 이하인 것이 바람직하고, 0.3 이상, 0.5 이하인 것이 더욱 바람직한 것으로 유추된다.
실링 링(76)은 또한 외주면(16)으로부터 직경 방향 외측으로 돌출하는 2개의 돌기(80)를 갖는다. 돌기(80)는 2개의 기점(20) 사이에 배치되어 있다. 바람직하게는, 돌기(80)는 접합부(7)의 부근에 배치되어 있다. 즉, 돌기(80)와 접합부(7)의 간격은 돌기(80)와 기점(20)의 간격보다 작다.
실링 링(76)의 내주면(18)은 중심 축선(C)을 중심으로 하는 원통형이며, 내주면(18)의 반경(Ri)은 실링 링(76)의 둘레 방향 전체에 걸쳐 일정하다.
한편, 실링 링(76)의 외주면(16)의 곡률 반경(Ro)은 중심 축선(C) 주위에서 변화한다. 외주면(16)의 곡률 반경(Ro)은 기점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 서서히 감소된다. 기점(20)에서의 곡률 반경(Roa)보다도 접합부(7)에서의 곡률 반경(Rob)은 작다. 기점(20)과 접합부(7) 사이의 중간점에서의 곡률 반경(Roc)은 곡률 반경(Roa)보다 작고, 곡률 반경(Rob)보다 크다. 접합부(7)와 반대측에서는, 곡률 반경(Ro)은 균일하며, 기점(20)에서의 곡률 반경(Roa)와 동일하다.
따라서, 곡률 반경(Rob)은 외주면(16)의 최소 곡률 반경이며, 곡률 반경(Roa)은 외주면(16)의 최대 곡률 반경이다.
도 21에, 실링 링(76)의 외주면(16)이 중심 축선(C)을 중심으로 하는 원통형으로 가정한 경우의 외주면(16)의 윤곽(16a)을 가상선으로 나타낸다. 기점(20)보다도 접합부(7)측에 있어서, 이 실시 형태에서의 외주면(16)은 윤곽(16a)보다도 직경 방향 내측에 위치한다.
이렇게 해서, 실링 링(76)은 접합부(7)로부터 각도(θ) 떨어진 지점(20)으로부터 접합부(7)를 향해 두께(t)가 서서히 감소되도록 형성되어 있다.
이 구성 하에서, 실링 링(76)을 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)에 배치시킨 경우, 실링 링(76)의 내주면(18)이 진원기둥형에 매우 근사하여 축(4)의 외주면과 실링 링(76)의 내주면(18) 사이의 극간이 매우 작다. 따라서, 실링 링(76)의 봉지 성능이 현저히 높다.
도 20에서 알 수 있듯이, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)의 저면(78a)과 실링 링(76)의 외주면(16) 사이에는 극간이 허용되고, 양자의 동축도 및 접촉은 중요하지 않다. 대조적으로, 축(4)의 외주면과 실링 링(76)의 내주면(18)의 접촉은, 봉지 성능을 위해 중요하다.
도 22는, 조립시의 제 3의 실시 형태에 따른 밀봉 구조(70)의 각부의 단면도이다. 실시 형태에서는, 2개의 기점(20) 사이에 돌기(80)가 배치되어 있기 때문에, 접합부(7)가 축(4)의 하방에 위치하도록 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)에 실링 링(76)을 배치시키면, 실링 링(76)의 외주면(16)으로부터 돌출하는 2개의 돌기(80)가 둘레 홈(78)의 저면(78a)에 접촉한다. 2개의 돌기(80)는, 실링 링(76)의 두께가 감소되는 기점인 2개의 기점(20)의 사이에 마련되어 있기 때문에, 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)에 실링 링(76)을 배비시키면, 실링 링(76)의 내주면(18)은 둘레 홈(78) 나아가서는 축(4)의 외주면에 실질적으로 동심으로 배치된다. 따라서, 화살표로 도시된 바와 같이, 축(4)을 실링 링(76)에 삽입할 때, 축(4)이 실링 링(76)에 부딪히기 어렵고, 실링 링(76)의 파손이 방지 또는 저감된다.
한편, 도 23은 조립시의 비교예에 따른 밀봉 구조의 각부의 단면도이다. 이 비교예에서는 돌기(80)가 마련되어 있지 않다. 따라서, 접합부(7)가 축(4)의 하방에 위치하도록 하우징(2)의 구멍(3)의 내주면(3A)의 둘레 홈(78)에 실링 링(76)을 배비시키면, 두께가 작은 접합부(7)의 부근에서 실링 링(76)의 외주면(16)이 둘레 홈(78)의 저면(78a)에 접촉한다. 따라서, 구멍(3)의 상부 부근에 있어서, 실링 링(76)이 둘레 홈(78)으로부터 크게 돌출한다. 따라서, 화살표로 도시된 바와 같이, 축(4)을 실링 링(76)에 삽입할 때, 축(4)이 실링 링(76)에 부닥치기 쉽고, 실링 링(76)이 파손될 우려가 있다.
제 3의 실시 형태에서는, 상기와 같이, 실링 링(76)은 직사각형 단면을 갖지만, 실링 링의 단면은 직사각형으로는 한정되지 않는다. 도 24에 도시된 변형예에 따른 실링 링(86)에서는, 직경 방향 내측의 축선 방향의 길이가 크고, 직경 방향 외측의 축선 방향의 길이가 작다. 즉, 축(4)의 외주면에 접촉하는 실링 링(86)의 내주면(18)의 축선 방향의 길이가 외주면(16)의 축선 방향의 길이보다 크다. 따라서, 실링 링(86)은 T자형의 단면을 갖는다.
상세한 도시는 생략하지만, 도 13의 실링 링(26A)의 내주와 외주를 반대로 한 형상의 실링 링, 및 도 14의 실링 링(26B)의 내주와 외주를 반대로 한 형상의 실링 링도 생각될 수 있다.
상세한 도시는 생략하지만, 실링 링(76)의 대기 공간(B)측의 끝면(12)(도 20 참조)에, 도 15 내지 도 17에 도시된 홈(40) 또는 도 18 혹은 도 19에 도시된 홈(60)과 유사한 복수의 홈을 형성해도 좋다. 단, 제 2의 실시 형태의 변형예에서의 홈(40, 60)이 실링 링의 내주면(18)에서 개구하는 반면, 제 3의 실시 형태에 있어서 유사한 홈을 형성하는 경우에는, 홈은 실링 링의 외주면(16)에서 개구한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 도시하여 설명했지만, 당업자에게, 특허청구범위에 기재된 발명의 범위를 일탈하지 않고 형식 및 상세의 변경이 가능한 것으로 이해될 것이다. 이러한 변경, 개변 및 수정은 본 발명의 범위에 포함될 것이다.
예를 들면, 상기의 실시의 형태에 있어서는, 외측 부재인 하우징(2)과 실링 링이 고정되어 있는 반면, 내측 부재인 축(4)은 하우징(2)에 대해 회전한다. 그러나, 본 발명에 따른 실링 링은 고정된 내측 부재와 회전하는 외측 부재 사이에 배치되고, 회전하는 외측 부재의 내면에 고정, 예를 들어 조여 끼워져도 좋다.
도 1에서는, 실링 링(6)의 끝면(10) 및 끝면(12)은 평면으로 도시되어 있지만, 끝면(10) 및 끝면(12) 중 적어도 한쪽에는 도 15 내지 도 17에 도시된 홈(40) 또는 도 18 혹은 도 19 도시된 홈(60)과 유사한 복수의 홈 또는 복수의 구멍이 형성되어 있어도 좋다.
도시하지 않지만, 제 1의 실시 형태와 제 2의 실시 형태와 그 변형예에 있어서, 축(4)의 둘레 홈(8)의 저면(8a)과 실링 링(6, 9, 26, 26A, 26B, 36, 46, 56 또는 66)의 내주면(18) 사이에, 탄성체(예를 들어, 엘라스토머)로 형성된 다른 링을 배치시켜도 좋다. 이 경우, 실링 링은 실링 링의 내측의 탄성체 링으로부터 외측을 향해 압력을 받는다.
도시하지 않지만, 제 3의 실시 형태와 그 변형예에 있어서, 하우징(2)의 구멍(3)의 둘레 홈(78)의 저면(78a)과 실링 링(76 또는 86)의 외주면(16) 사이에, 탄성체(예를 들어, 엘라스토머)로 형성된 다른 링을 배치시켜도 좋다. 이 경우, 실링 링은 실링 링의 외측의 탄성체 링으로부터 내측을 향해 압력을 받는다.
제 2의 실시 형태와 그 변형예에 있어서, 돌기(22)의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상이어도 좋다. 제 3의 실시 형태와 그 변형예에 있어서, 돌기(80)의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상이어도 좋다.
본 발명의 태양은 하기의 번호가 매겨진 조항에도 기재된다.
조항 1. 상대적으로 회전하는 외측 부재와 내측 부재 사이에 배치되는 수지제의 원환상의 실링 링으로서,
긴 원호상의 봉으로 상기 봉의 양단부를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 양단부로 형성된 접합부를 가지며,
상기 실링 링의 직경 방향의 두께는, 상기 접합부로부터 떨어진 2개의 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 감소되어 있으며,
상기 지점은 상기 원형의 중심축을 중심으로 하여 상기 접합부로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도, 떨어져 있는 것
을 특징으로 하는 실링 링.
조항 2. 상기 지점은 상기 중심축을 중심으로 하여 상기 접합부로부터 80도 이상, 120도 이하의 각도, 떨어져 있는 것
을 특징으로 하는 조항 1에 기재된 실링 링.
조항 3. 상기 지점에서의 상기 두께에 대한 상기 접합부에서의 상기 두께의 비율은, 0.2 이상, 0.6 이하인 것
을 특징으로 하는 조항 1 또는 2에 기재된 실링 링.
조항 4. 상기 지점에서의 상기 두께에 대한 상기 접합부에서의 상기 두께의 비율은, 0.3 이상, 0.5 이하인 것
을 특징으로 하는 조항 1 또는 2에 기재된 실링 링.
조항 5. 상기 외측 부재는, 원기둥형의 내주면을 갖는 구멍과, 상기 구멍에 연통하여 액체가 내부에 배치된 액체 공간을 가지며,
상기 내측 부재는, 상기 액체 공간에 배치되어 상기 구멍에 삽입되어 있으며,
상기 내측 부재의 외주면은 둘레 홈을 가지고 있으며,
상기 실링 링은 상기 외측 부재에 대해 정지되도록 상기 외측 부재의 상기 구멍에 삽입되고, 상기 내측 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 상기 내측 부재의 상기 둘레 홈 내에 배치되어, 상기 액체 공간과 외부 공간을 격리시키는 것
을 특징으로 하는 조항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 실링 링.
조항 6. 상기 실링 링은 상기 중심축을 중심으로 하는 원통형의 외주면과, 곡률 반경이 상기 중심축 주위에서 변화하는 내주면을 가지고 있으며, 상기 실링 링의 상기 내주면의 곡률 반경은 상기 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 증가되는 것
을 특징으로 하는 조항 5에 기재된 실링 링.
조항 7. 내주면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하는 복수의 돌기를 더 가지며,
상기 돌기는 상기 2개의 지점 사이에 배치되어 있는 것
을 특징으로 하는 조항 5 또는 6에 기재된 실링 링.
조항 8. 상기 돌기와 상기 접합부의 간격은, 상기 돌기와 상기 지점의 간격보다도 작은 것
을 특징으로 하는 조항 7에 기재된 실링 링.
조항 9. 상기 외측 부재는, 원기둥형의 내주면을 갖는 구멍과, 상기 구멍에 연통하고 액체가 내부에 배치된 액체 공간을 가지며,
상기 내측 부재는 상기 액체 공간에 배치되어 상기 구멍에 삽입되어 있으며,
상기 외측 부재의 상기 구멍의 내주면은 둘레 홈을 가지고 있으며,
상기 실링 링은 상기 외측 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 상기 외측 부재의 상기 둘레 홈 내에 배치되어, 상기 액체 공간과 외부 공간을 격리시키고, 상기 실링 링에 상기 내측 부재가 삽입되어 상기 내측 부재에 대해 실링 링은 정지되어 있는 것
을 특징으로 하는 조항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 실링 링.
조항 10. 상기 실링 링은 상기 중심축을 중심으로 하는 원통형의 내주면과, 곡률 반경이 상기 중심축 주위에서 변화하는 외주면을 가지고 있으며, 상기 실링 링의 상기 외주면의 곡률 반경은, 상기 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 감소되는 것
을 특징으로 하는 조항 9에 기재된 실링 링.
조항 11. 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출하는 복수의 돌기를 더 가지며,
상기 돌기는 상기 2개의 지점 사이에 배치되어 있는 것
을 특징으로 하는 조항 9 또는 10에 기재된 실링 링.
조항 12. 상기 돌기와 상기 접합부의 간격은, 상기 돌기와 상기 지점의 간격보다도 작은 것
을 특징으로 하는 조항 11에 기재된 실링 링.
A 윤활유 공간(액체 공간)
B 외부 공간
1, 70 밀봉 구조
2 하우징(외측 부재)
3 구멍
3A 내주면
4 축(내측 부재)
6, 9, 26, 26A, 26B, 36, 46, 56, 66 실링 링
6A 단부
6B 단부
7 접합부
8 둘레 홈
8a 저면
16 외주면
18 내주면
20 기점(지점)
22 돌기
76, 86 실링 링
78 둘레 홈
78a 저면
80 돌기

Claims (13)

  1. 상대적으로 회전하는 외측 부재와 내측 부재 사이에 배치되는 수지제의 원환상의 실링 링으로서,
    긴 원호상의 봉으로 상기 봉의 양단부를 접합시킴으로써 원형을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 양단부로 형성된 접합부를 가지며,
    상기 실링 링의 직경 방향의 두께는, 상기 접합부로부터 떨어진 2개의 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 감소되어 있으며,
    상기 지점은 상기 원형의 중심축을 중심으로 하여 상기 접합부로부터 60도 이상, 150도 이하의 각도, 떨어져 있는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지점은 상기 중심축을 중심으로 하여 상기 접합부로부터 80도 이상, 120도 이하의 각도, 떨어져 있는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지점에서의 상기 두께에 대한 상기 접합부에서의 상기 두께의 비율은, 0.2 이상, 0.6 이하인 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지점에서의 상기 두께에 대한 상기 접합부에서의 상기 두께의 비율은, 0.3 이상, 0.5 이하인 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 부재는 원기둥형의 내주면을 갖는 구멍과, 상기 구멍에 연통하여 액체가 내부에 배치된 액체 공간을 가지며,
    상기 내측 부재는 상기 액체 공간에 배치되며 상기 구멍에 삽입되어 있으며,
    상기 내측 부재의 외주면은 둘레 홈을 가지고 있으며,
    상기 실링 링은 상기 외측 부재에 대해 정지되도록 상기 외측 부재의 상기 구멍에 삽입되며, 상기 내측 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 상기 내측 부재의 상기 둘레 홈 내에 배치되어, 상기 액체 공간과 외부 공간을 격리시키는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링 링은 상기 중심축을 중심으로 하는 원통형의 외주면과, 곡률 반경이 상기 중심축 주위에서 변화하는 내주면을 가지고 있으며, 상기 실링 링의 상기 내주면의 곡률 반경은 상기 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 증가되는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  7. 제 5 항에 있어서,
    내주면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하는 복수의 돌기를 더 가지며,
    상기 돌기는 상기 2개의 지점 사이에 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 돌기와 상기 접합부의 간격은, 상기 돌기와 상기 지점의 간격보다도 작은 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 부재는, 원기둥형의 내주면을 갖는 구멍과, 상기 구멍에 연통하여 액체가 내부에 배치된 액체 공간을 가지며,
    상기 내측 부재는 상기 액체 공간에 배치되어 상기 구멍에 삽입되어 있으며,
    상기 외측 부재의 상기 구멍의 내주면은 둘레 홈을 가지고 있으며,
    상기 실링 링은 상기 외측 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 상기 외측 부재의 상기 둘레 홈 내에 배치되며, 상기 액체 공간과 외부 공간을 격리시키며, 상기 실링 링에 상기 내측 부재가 삽입되며, 상기 내측 부재에 대해 상기 실링 링은 정지되어 있는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실링 링은 상기 중심축을 중심으로 하는 원통형의 내주면과, 곡률 반경이 상기 중심축 주위에서 변화하는 외주면을 가지고 있으며, 상기 실링 링의 상기 외주면의 곡률 반경은, 상기 지점으로부터 상기 접합부를 향해 서서히 감소되는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  11. 제 9 항에 있어서,
    외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출하는 복수의 돌기를 더 가지며,
    상기 돌기는 상기 2개의 지점 사이에 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 돌기와 상기 접합부의 간격은, 상기 돌기와 상기 지점의 간격보다도 작은 것
    을 특징으로 하는 실링 링.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 상기 실링 링과,
    상기 내측 부재와,
    상기 외측 부재를 구비하는 밀봉 구조.
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