KR20020091241A - 실링 - Google Patents

Abstract

장기에 걸쳐 안정된 밀폐성능을 유지하는 실링으로서, 이 실링(1)의 원주방향 1개소에 절단부(S)를 갖고서, 제1절단단부(4)에 볼록부(41)가 형성됨과 더불어 제2절단단부에 오목부(51)가 형성되어, 이들 돌출부(41)와 오목부(51) 중 원주방향으로 뻗은 제3면(41c)과 제16면(51c)의 단부가 환상홈(81)의 측벽면(81a)을 밀봉하는 제2밀봉부(2)의 일부와 일치하도록 되어 있다.

Description

실링 {Seal ring}

종래 이와 같은 실링이 예컨대 자동차의 자동변속기 등의 유압장치에 사용되고 있다.

이하 도 6 ~ 도 9를 참조해서 종래의 기술에 따른 실링에 대해 설명하는 바, 도 6은 종래의 기술에 따른 실링의 평면적 모식도이고, 도 7은 종래의 기술에 따른 실링이 장착된 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 또, 도 8은 종래의 기술에 따른 실링의 절단부(특수스텝컷)의 모양을 나타낸 사시도이다.

도시된 실링(100)은, 축구멍이 형성된 하우징(200)과 이 축구멍에 삽입된 축(300) 사이에 형성된 환상홈(301)에 장착되어 사용되도록 된 것으로, 상기 실링(100)은 수지재료로 형성되고서, 축(300)에 형성된 환상홈(301)의 측벽면을 밀폐하기 위한 제2밀봉부(101)와, 하우징(200)에 형성된 축구멍의 내주면을 밀폐하기 위한 제1밀봉부(102)를 갖도록 되어 있다.

그리고, 밀봉유체쪽(O)에서 비밀봉유체쪽(A)을 향해 도 7 중 화살표(P)방향으로 압력이 걸리면 실링(100)은 비밀봉유체쪽(A)이 압압(押壓)되기 때문에 제2밀봉부(101)는 환상홈(301)의 측벽면을 압압하는 한편 제1밀봉부(102)는 환상홈(301)과 마주보는 하우징(200)에 형성된 축구멍의 내주면을 압압해서 각각의 위치에서 밀봉하게 된다.

이와 같이 해서 기밀유체의 비밀봉유체쪽(A)으로 누설되는 것이 방지되게 된다. 여기서, 상기 밀봉유체로는 예를 들어 윤활유가 쓰이게 되는 바, 특히 자동차의 변속기에 이용되는 경우에는 ATF를 지칭하게 된다.

또, 상기 실링(100)의 링 본체에는 도 6에 도시된 것과 같이 원주방향 1개소에 조립성의 향상 등을 목적으로 한 절단부(SO)가 형성되어 있다.

이와 같은 절단부(SO)의 형태로는 여러 가지가 알려져 있으나, 주위의 온도변화에 대해서도 적절히 대응할 수 있도록 된 것으로 도 8에 도시된 것과 같이 2단스텝형상으로 절단된 특수스텝컷(special step cut)이 알려져 있다.

이 특수스텝컷에 의하면, 원주방향에 대해 수직을 이루는 면끼리 원주방향에 대해 간극(T)을 갖고서, 밀봉유체쪽과 비밀봉유체쪽을 차단하는 구조로 되어 있어서, 링 본체가 열에 의해 팽창되더라도 밀봉상태를 유지하면서 간극(T)만큼의 치수변화량을 흡수할 수가 있기 때문에, 주위의 온도변화에 대해서도 밀봉성능을 유지할 수가 있게 된다.

이상과 같은 실링(100)에 있어서는, 특히 축(300)이 알미늄합금과 같은 연질소재로 된 경우에 제2밀봉부(101)와 환상홈(301) 측벽면 사이의 마찰로 말미암아양자가 각각 마모되고 말게 된다.

이는 제2밀봉부(101)와 환상홈(301) 측벽면 사이에 윤활유에 의한 윤활막이 형성되기 어렵기 때문으로서, 특히 윤활유 중에 존재하는 이물이 이들 사이에 끼이게 되는 경우에는 마찰이 더욱 심하게 된다.

이와 같은 마모를 줄이기 위한 기술로서, 제2밀봉부(101)와 환상홈(301) 측벽면 사이의 접촉관계를 종래와 같은 면접촉에서 선접촉(線接觸)이 이루어지도록 하여 윤활막이 형성되기 쉽도록 함으로써 마찰성능을 향상시키는 기술이 알려져 있다.

도 9는 접촉관계를 선접촉으로 한 실링을 나타낸 것으로, 도 9a는 모식적 단면도이고, 도 9b는 절단부(특수스텝컷)의 개략사시도이다.

즉, 도 9에 도시된 것과 같이 단면형상이 테이퍼형상으로 된 실링(110)을 쓰기 때문에, 실링(110)의 테이퍼부(111)를 환상홈(301)의 측벽면과 축(300)의 외주면과의 각부(角部; 302)에 접촉하도록 하여 실링과 측벽면과의 접촉상태가 선상(線狀)이 되도록 함으로써 제2밀봉부를 구성시키면, 윤활막을 형성시키기가 쉬워져 마찰성능을 향상시킬 수가 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서는 다음과 같은 문제가 생기는 경우가 있다.

앞에서 설명한 실링에서는, 도 9b에 도시된 것과 같이 실링(110)의 테이퍼부(111)의 간극(T)에 환상홈(301)의 측벽면과 축(300)의 외주면의 각부(302)가 접촉하게 된다. 여기서, 상기 간극(T)은 주위의 온도변화에 대한 링 본체의 원주길이의 변화를 흡수하여 밀봉성이 유지되도록 하는 것으로, 주위의 온도변화에 따라 원주길이가 변화하도록 된 것이다.

따라서, 이 간극(T)이 도면 중 화살표로 나타낸 것과 같은 기름이 누설되는 경로가 되고, 특히 온도의 변화에 따라 링 본체의 원주길이가 짧아지는 경우에는 기름의 누설이 더 많아지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술이 갖고 있는 문제를 해결하기 위해 발명한 것으로, 장기간에 걸쳐 안정된 밀봉성을 유지할 수 있는 품질이 뛰어난 실링을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 서로 상대적으로 자유로이 회전하도록 설치된 2개의 부재 사이에 형성된 환상의 간극을 밀봉하기 위한 실링(seal ring)에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 1실시예에 따른 실링을 나타낸 모식적 평면도,

도 2는, 본 발명의 1실시예에 따른 실링이 장착된 상태를 나타낸 모식적 단면도,

도 3은, 본 발명의 1실시예에 따른 실링의 절단부를 나타낸 모식적 사시도,

도 4는 단면형상을 6각형으로 한 실링이 장착된 상태를 나타낸 모식적 단면도,

도 5는, 단면형상을 6각형으로 한 실링의 절단부를 나타낸 모식적 사시도,

도 6은, 종래의 기술에 따른 실링의 모식적 평면도,

도 7은, 종래의 기술에 따른 실링이 장착된 상태를 나타낸 모식적 단면도,

도 8은, 종래의 기술에 따른 실링의 절단부의 모습을 나타낸 사시도,

도 9a는, 종래의 기술에 따른 실링의 모식적 단면도,

도 9b는, 종래의 기술에 따른 실링의 모식적 사시도이다.

본 발명은, 동심적(同心的)으로 자유로이 상대회전할 수 있게 조립되는 2개의 부재 중 한쪽의 부재를 밀폐하는 제1밀봉부와 다른쪽 부재의 환상홈의 측면을 선상으로 접촉하여 밀폐하는 제2밀봉부를 갖추어 상기 2개 부재 사이의 환상간극을 밀폐하는 실링으로서, 링 본체의 원주방향 1개소에 절단부를 갖고서, 한쪽의 절단단부에 원주방향으로 돌출하는 원호형상 볼록부가 형성됨과 더불어 다른쪽 절단단부에 상기 원호형상 돌출부와 끼워맞춰지는 단차부가 형성되어, 상기 원호형상 돌출부와 상기 단차부 중 원주방향으로 뻗은 각각의 절단면 일부가 상기 제2밀봉부의 일부에서 일치하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

그에 따라, 밀봉면에 윤활막이 형성되기 쉬워 내마모성이 향상될 수 있음과 더불어, 절단부로부터 밀봉유체가 누설되는 것이 줄어들 수 있게 된다.

한편, 상기 링 본체의 단면형상이 다각형이고, 상기 절단면의 일부가 그 단면에서 상기 단면형상 다각형의 한 꼭지각과 일치하게 되어, 당해 단면형상 다각형의 한 꼭지각이 환상으로 된 다른쪽 부재의 환상홈의 측면에 선상으로 접촉하도록 해서 상기 제2밀봉부에 의해서도 밀봉이 이루어지도록 하면 더욱 좋다.

이와 같이 되면, 간단하고 확실하게 절단부로부터 밀봉유체가 누설되는 것이 줄어들 수가 있게 된다.

다음에는 도 1 ~ 도 3을 참조로 해서 본 발명의 1실시예에 따른 실링에 대해 설명한다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조로 해서 본 발명의 1실시예에 따른 실링의 전체적인 구성 등에 대해 설명하는 바, 도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 실링의 모식적 평면도이고, 도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 실링이 장착된 상태를 나타낸 모식적 단면도이다.

본 실시예에 따른 실링(1)은 도 2에 도시된 것과 같이, 동심적으로 자유로이 상대회전할 수 있게 조립된 2개의 부재 사이의 환형상 간극, 즉 축구멍이 형성된 하우징(90)과 이 축구멍에 삽입된 축(80) 사이의 환형상의 간극을 밀봉하기 위한 것으로, 축(80)에 형성된 환상홈(81)에 장착시켜 사용하도록 된 것이다.

실링(1)은 개략적으로 한쪽 부재인 축(80)에 형성된 환상홈(81)의 측벽면(81a)을 밀봉하기 위한 제2밀봉부(2)와, 다른쪽 부재인 하우징(90)에 형성된 축구멍의 내주면(90a)을 밀봉하기 위한 제1밀봉부(3)를 구비한다.

상기 실링(1)은 그 단면적이 환상홈(81)의 단면적보다 작고, 축방향길이(폭)가 환상홈(81)의 안쪽벽 사이의 개구폭보다 작으며, 내경이 환상홈(81)의 저벽의 직경보다 크고, 외경은 하우징(90)의 내경의 구멍직경보다 약간 큰 직경으로 되어 있다. 그리고, 본 실시예의 특징적인 구성으로는, 단면적이 5각형으로 되고서, 그 단면형상에서 단면5각형 중 1개의 꼭지각을 환상홈(81)의 측벽면(81a)에다 압압함으로써 제2밀봉부(2)를 구성하도록 되어 있다.

이와 같이 구성됨으로써, 밀봉유체쪽(O)으로부터 비밀봉유체쪽(A)을 향해 도 2 중 화살표(P)방향으로 압력이 걸리면 실링(1)이 비밀봉유체쪽(A)으로 압압되기 때문에, 제2실링부(2)가 비밀봉유체쪽(A)인 환상홈(81)의 측벽면(81a)을 압압하게 되고, 또 제1실링부(3)는 하우징(90)에 형성된 축구멍의 내주표면에서 환상홈(81)에 마주보는 부분을 압압하게 되어 각각의 위치에서 밀봉하게 된다.

이와 같이 하여 밀봉유체가 비밀봉유체쪽(A)으로 누설되는 것이 방지될 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서의 밀봉유체는 윤활성을 가진 유체를 의미하는 바, 이하의 설명에서는 그 1예로 윤활유를 들어 설명한다.

실링(1)의 링 본체에는 도 1에 도시된 것과 같이 원주방향 1곳에 조립성의 향상 등을 목적으로 한 절단부(S)가 형성되어 있는 바, 이 절단부(S)의 형태는 주위온도의 변화에 의해서도 적절히 대응할 수 있도록 2단스텝의 형상으로 절단된 특수한 스텝컷구조를 하도록 되어 있다.

다음에는 이 절단부(S)에 대해 도 3을 참조로 해서 상세히 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 실링의 절단부의 모양을 나타낸 모식적 사시도로서, 설명을 위해 절단부를 각각 떨어지도록 해서 나타낸 것인 바, 실제로는 절단부에서의 각 절단단부에서는 상기 도 1에 도시된 것과 같이 곡률을 갖도록 되어 있으나, 설명의 편의상 각 도면에서는 곡률이 없는 것으로 하여 모식적으로 나타내었다.

상기 절단부(S)에서는 링 본체가 절단되어, 상호 맞춰지는 한쪽의절단단부(4; 이하 제1절단단부라 함)와 다른쪽 절단단부(5; 이하 제2절단단부라 칭함)로 나눠지게 된다.

그리고, 상기 제1절단단부(4)에는 서로 인접해서 원호형상으로 돌출된 볼록부(41)와 오목부(42)가 형성되는 한편, 제2절단단부(5)에는 상기 볼록부(41)에 걸어맞춰지는 단차부인 오목부(51)와 상기 오목부(42)에 걸어맞춰지는 볼록부(52)가 각각 인접해서 형성되도록 되어 있다.

여기서, 설명의 편의를 위해 볼록부(41)를 형성하는 벽면(외벽면) 중 가장 앞끝의 면을 제1면(41a), 제1밀봉부(3)의 법선방향으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제2면(41b), 제1밀봉부(3)와 동심적으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제3면(41c)이라 한다.

또, 오목부(42)를 형성하는 벽면 중 원주방향에 대해 수직인 면을 제4면(42a), 제1밀봉부(3)의 법선방향으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제5면(42b), 제1밀봉부(3)와 동심적으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제6면(42c)이라 칭한다.

한편, 제2면(41b)과 제5면(42b)은 동일면상에 있으나 설명의 편의를 위해 각각의 명칭으로 해서 설명한다. 또, 제1절단단부(4)의 기준으로 되는 면을 기준면(43)이라 칭한다.

또, 상기 제2절단부(5)쪽에 대해서도 마찬가지로 볼록부(52)를 형성하는 벽면(외벽면) 중 가장 앞끝의 면을 제11면(52a), 제1밀봉부(3)의 법선방향으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제12면(52b), 제1밀봉부(3)와 동심적으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제13면(52c)이라 칭한다.

그리고, 상기 오목부(51)를 형성하는 벽면 중 원주방향에 대해 수직인 면을제14면(51a), 제1밀봉부(3)의 법선방향으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제15면(51b), 제1밀봉부(3)와 동심적으로 뻗은 내부쪽 밀착면을 제16면(51c)이라 칭한다.

한편, 상기 제12면(52b)과 제15면(51b)은 동일면상에 있으나, 설명의 편의를 위해 별도의 명칭으로 하여 설명한다. 또, 제2절단단부(5)의 기준으로 되는 면을 기준면(53)이라 칭한다.

그리고, 상기 실링(1)이 장착된 상태에서는, 원주방향의 벽면끼리 즉 제2면(41b)과 제15면(51b), 제5면(42b)과 제12면(52b), 제3면(41c)과 제16면(51c) 및, 제6면(42c)과 제13면(52c)은 각각 밀착되는 상태로 된다.

한편, 원주방향에 대해 수직인 방향으로 된 벽면으로서 서로 마주보는 벽면끼리, 즉 제4면(42a)과 제11면(52a), 제1면(41a)과 제14면(51a) 및, 기준면(43)과 기준면(53)은 각각 간극을 갖고서 서로 마주보도록 배치되어 있다.

그리고, 원주방향으로 뻗은 벽면 중, 볼록부(41)와 오목부(51) 중에서 원주방향으로 뻗은 각각의 절단면인 제3면(41c)과 제16면(51c)이 밀착하고, 절단면의 일부로서 그 밀착면의 단부에서 링 본체의 단면 5각형 중 1개의 꼭지각과 일치하도록 되어 있다.

즉, 링 본체에서는 그 단면 5각형의 1개의 꼭지각이 환형상으로 되어 환상홈(81)의 측벽면(81a)에 선상으로 접촉해서 제2밀봉부(2)를 구성하도록 되어 있다. 이와 같이 특수스텝컷에서 장착될 때에는 원주방향의 벽면끼리 각각 밀착되기 때문에, 밀봉유체의 누설이 방지될 수 있게 된다.

또, 원주방향에 대한 수직방향의 벽면끼리는 서로 마주보고서 간극이 형성되어 있기 때문에, 실링(1)과 하우징(90)의 재질이 다르기 때문으로 말미암는 선팽창계수의 차이에 따라, 실링(1)이 수축되더라도 간극이 형성된 것만큼 변화량을 흡수할 수 있게 된다.

그리고, 절단부에서의 제2밀봉부(2)는 원주방향으로 뻗은 벽면 중 제3면(41c)의 단부와, 제3면(41c)에 밀착되는 제16면(51c)의 단부가 측벽면(81a)에 선상으로 접촉하기 때문에, 주위의 온도변화에 의해 링 본체의 원주길이가 변화하게 됨으로써 제1면(41a)과 제14면(51a)의 간극이 커지더라도 밀봉유체의 누설경로가 되지 않아 제2밀봉부(2)의 밀봉상태가 변하지 않게 되고, 그 때문에 주위의 온도변화에 대해서도 적절한 밀봉성능을 유지할 수가 있게 된다.

한편, 일반적으로 실링(1)의 소재는 수지이고 하우징(90)의 소재는 금속으로서, 이들의 선팽창계수가 달라 고온으로 되면 실링(1)의 열팽창량이 커지게 됨으로써 간극이 작아지게 되는 바, 이들 간극은 원칙적으로 간극이 없도록 설정되게 된다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 실시예에서, 실링(1)을 환상홈(81) 내에 장착함으로써 제2밀봉부(2)에서의 접촉상태가 선상으로 되기 때문에 밀봉부에 윤활막이 형성되기 쉽게 된다.

그리고, 절단부(S)에서의 제2밀봉부(2)는 원주방향으로 뻗은 벽면 중 제3면(41c)의 단부와, 제3면(41c)에 밀착되는 제16면(51c)의 단부가 측벽면(81a)에 선상으로 접촉하기 때문에, 주위의 온도변화에 의해 링 본체의 원주길이가 변화해서 제1면(41a)과 제14면(51a)의 간극이 커지더라도 제2밀봉부(2)의 밀봉상태가 변하지 않아 주위의 온도변화에 대해서도 적절한 밀봉성능을 유지할 수가 있게 되어, 종래와 같은 밀봉유체의 누설경로가 발생하는 것을 막을 수가 있기 때문에 밀봉유체의 누설을 줄일 수가 있게 된다.

또, 윤활유 중에 존재하는 이물이나 마모에 의해 생기는 마모분(磨耗粉)이 종래의 면접촉과 같은 밀봉부와 환상홈의 측벽면 사이에 끼이지 않게 할 수 있음과 더불어, 이물이나 마모분의 배출성을 향상시킬 수가 있게 된다.

또, 축이 예컨대 알미늄합금과 같은 연질재이더라도 마모가 어렵게 되어 한층 더 내마모성이 향상될 수 있게 된다.

또, 종래의 면접촉의 실링에서는 미끄럼에 의한 발열의 문제에 대해 대응할 수 없는 높은 PV조건에서도, 선접촉이 이루어지게 됨으로써 미끄럼에 의한 발열이 작아질 수 있게 되어 사용할 수가 있게 된다.

한편, 제2밀봉부(2)에 있어서는 면깎이(라운드형상이나 평면형상부)를 시행하는 것도 좋은 바, 그에 따라 측벽면(81a)에 대한 접촉상태의 안정을 도모할 수 있어 밀봉성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서는 단면형상이 5각형으로 된 것을 설명하였으나, 그에 한하지 않고 단면 다각형으로 예컨대 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 6각형으로 하여도 좋고, 환상홈(81)의 측벽면(81a)을 선상으로 접촉시켜 밀봉하는 형상이 되도록 하고서, 앞에서 설명한 바와 같이 원주방향으로 뻗은 2개의 절단단부의 일부가 그 선상의 밀봉부의 일부가 되도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 밀봉면에 윤활막이 형성되기 쉬워 내마모성을 향상시킬 수 있음과 더불어, 링 본체의 원주길이가 변화하여도 밀봉유체의 누설경로가 생기지 않고, 제2밀봉부의 밀봉상태가 변하지 않기 때문에 절단부에서의 밀봉유체의 누설이 줄어질 수 있게 된다.

또, 윤활유 중에 존재하는 이물이나 마모에 의해 생기는 마모분(磨耗粉)이 종래의 면접촉과 같은 밀봉부와 환상홈의 측벽면 사이에 끼이지 않게 할 수 있음과 더불어, 이물이나 마모분의 배출성을 향상시킬 수가 있게 된다.

또, 종래의 면접촉의 실링에서는 미끄럼에 의한 발열의 문제에 대해 대응할 수 없는 높은 PV조건에서도 선접촉이 이루어지게 됨으로써, 미끄럼에 의한 발열이 작아질 수 있게 되어 사용할 수가 있게 된다.

또, 링 본체의 단면형상을 다각형으로 함으로써, 간단하고 확실하게 절단부에서 밀봉유체가 누설되는 것을 줄일 수가 있게 된다.

Claims (2)

1. 동심적으로 자유로이 상대회전할 수 있게 조립되는 2개의 부재 중 한쪽 부재를 밀봉하는 제1밀봉부와, 다른쪽 부재의 환상홈의 측면을 선상으로 접촉해서 밀봉하는 제2밀봉부를 갖추어 상기 2개 부재 사이의 환상간극을 밀봉하도록 하는 실링으로서,

   링 본체의 원주방향 1개소에 절단부를 갖고서, 한쪽 절단단부에 원주방향으로 돌출된 원호형상 볼록부가 형성됨과 더불어 다른쪽 절단단부에는 상기 원호형상 돌출부와 끼워맞춰지는 단차부가 형성되어, 상기 원호형상 돌출부와 상기 단차부 중 원주방향으로 뻗은 각각의 절단면 일부가 상기 제2밀봉부의 일부와 일치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 실링.
2. 제1항에 있어서, 상기 링 본체의 단면형상이 다각형이고, 상기 절단면의 일부가 그 단면에서 상기 단면형상 다각형의 한 꼭지각과 일치하여, 당해 단면형상 다각형의 한 꼭지각이 환상으로 된 다른쪽 부재의 환상홈의 측면에 선상으로 접촉함으로써 상기 제2밀봉부를 이루어 밀봉하도록 된 것을 특징으로 하는 실링.