KR20040103402A - 회전축 실 - Google Patents

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KR20040103402A
KR20040103402A KR1020040038106A KR20040038106A KR20040103402A KR 20040103402 A KR20040103402 A KR 20040103402A KR 1020040038106 A KR1020040038106 A KR 1020040038106A KR 20040038106 A KR20040038106 A KR 20040038106A KR 20040103402 A KR20040103402 A KR 20040103402A
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rotating shaft
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rubber seal
axial
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KR1020040038106A
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모리모토게이조
바바다케시
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미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤
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Abstract

고무제 실 부의 회전축에 슬라이딩 접촉하는 부위의 접촉면압이 과대하게 되는 것을 억제하여, 고압가스 등의 밀봉에서, 장수명의 회전축 실을 제공한다.
아우터 케이스(1)는 밀봉 유체측(C)의 내측 단부에 내측 칼라부(2)를 갖는다. 내측 칼라부(2)를 포함한 축심 직교면(P0)상에, 슬라이딩 접촉부(23)를 배열설치한다.

Description

회전축 실{ROTATION SHAFT SEAL}
본 발명은, 회전축 실에 관한 것이며, 특히, 가스 등의 고압 유체를 밀봉하는데 사용되는 회전축 실에 관한 것이다.
종래, 도 16에 도시하는 바와 같은 회전축 실(31)이 사용되고(예를 들면 특허문헌 1 참조), 회전축(32)의 표면에 접촉하는 고무제 립(33)의 형상이, 아우터 케이스(34)로부터 밀봉 유체측(C)으로 대략 L자 형상으로 연신한 단면 형상이었다. 즉, 종래예를 도시하는 도 16 및 도 2(b)와 도 3(b)에서, 회전축(32)과 케이싱(35)의 사이에 개장되는 이 회전 실(31)은, 밀봉 유체측(C)의 단부에 내측 칼라(36)를 갖는 아우터 케이스(34)를 구비하고, 고무 부재(37)가, 이 아우터 케이스(34)의 내측 칼라(36)를 포위하고, 또한, 아우터 케이스(34)의 외주면을 피복하도록, 접착이나 베이킹으로 일체화되어 있다. 그리고 횡단면 대략 L자 형상의 서포트 금구(38)가, 고무제 립(33)을, 저압측(E) 및 내주면측으로부터(배후로부터), 유지하고 있고, 립 선단부(33a)는, 아우터 케이스(34)의 내측 칼라(36)를 포함하는 축심 직교면(P0)보다도 크게 밀봉 유체측(C)으로 떨어진 축심방향 위치에 있었다. 즉, 립 선단부(33a)가 회전축(32)에 접촉하는 슬라이딩 접촉부(S0)는, 내측 칼라(36)를 포함하는 축심 직교면(P0)보다 크게 떨어진 축심방향 위치에 존재하고, 고무제 립(33)은, 서포트 금구(38)의 원통부(38a)로 유지되는 원통 형상 연신부(33c)를 갖는 형상이었다.
또, 종래부터 이 종류의 회전축 실에 있어서는, 립(33)의 선단부(33a)―슬라이딩 접촉부(S0)―가, 회전축(32)에 대해 둘레 방향으로 어떻게 균등하게 슬라이딩 접촉시킬지, 설계상 및 제조상, 노력이 행해져 왔다. 따라서, 배면 서포트 금구(38)의 원통부(38a)는 매끄러운 원통벽부로 이루어져, 정확한 원형 횡단면을 갖는 것을 당연한 것이라고 생각되어 왔다.
(특허문헌 1)
일본 특개 2003-97723호 공보
밀봉 유체실(39)에 고압이 작용한 고압 상태에서, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 고무제 립(33)의 원통 형상 연신부(33c)가 압축변형 하지만, 서포트 금구(38)가 존재하므로, 고무는 빠져나갈 장소를 잃어서 화살표(F) 방향으로 고무는 흐르고(이동하고), 고무제 립 선단부(33a)는 밀봉 유체측(C)으로부터의 압력도 받기 때문에, 고무의 내부응력이 슬라이딩 접촉부(S0) 바로 위에 집중하여 고무가 유연성을 잃는다. 접촉면압은 내부응력이 집중되고 있는 영역의 고무를 통하여, 회전축(32)에 강하게 눌려져서 발생하기 때문에, 도 3(b)에 도시하는 바와 같은 큰 접촉면압(P)이, 슬라이딩 접촉부(S0)에 발생한다. 그리고, 밀봉 유체(중의 윤활유)가 회전축(32)과 슬라이딩 접촉부(S0)와의 계면에 침입하는 것이, 상기의 큰 접촉면압(P)에 의해 곤란하게 되어, 립 선단부(33a)의 슬라이딩 접촉부(S0)의 마모가 촉진하게 된다. 그 후, 이 슬라이딩 접촉부(S0)는, 도려내지는 것처럼 마모가 진행되어,밀봉성(실링성)은 갑자기 악화되어, 유체의 외부 누설을 발생한다.
또, 종래예를 도시하는 도 9(c)와 도 10(c)에서, 밀봉 유체실(39)에 고압이 작용하면, 도 10(c)에 도시하는 바와 같이, 립 선단부(33a)(슬라이딩 접촉부(S0)는 회전축(32)에 대해 큰 접촉면압(P)으로 전체 둘레(360°)에 걸쳐 균등하게 접촉한다. 이것에 의해, 밀봉 유체중의 윤활유가 회전축(32)과 슬라이딩 접촉부(S0)와의 계면에 침입(유입)하는 것이 곤란하게 되고, 립 선단부(33a)(슬라이딩 접촉부(S0))의 마모가 촉진되어, 이 슬라이딩 접촉부(S0)는, 도려내지는 것처럼 마모가 진행되어, 밀봉성(실링성)이 갑자기 악화되고, 유체의 외부 누설을 발생한다. 바꿔 말하면, 고압 환경하에서, 고무제 립(33)의 선단부(33a)가, 회전축(32)에 강하게 눌려지는 것에 더하여, 회전축(32)의 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 압접하기 때문에, 냉매 등의 유체중의 윤활유가, 그 슬라이딩 접촉부(S0)와 회전축(32)의 계면에 침입할 수 없어, 마찰저항이 증가하고, 발열하여, 이것에 따라 슬라이딩 접촉부(S0)가 조기에 마모해버린다는 문제가 생기고 있었다.
도 1은 본 발명의 실시의 1형태를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 1형태와 종래예의 형상의 확대대비 설명도이다.
도 3은 본 발명과 종래예의 형상 비교 및 작용 비교를 위한 설명도이다.
도 4는 다른 실시형태를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명과 종래예 등의 유체압력에 대한 최대 접촉면압의 변화를 도시하는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태를 도시하는 도면으로서, (a)는 주요부 측면 단면도, (b)는 주요부 배면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태와 종래예의 형상의 확대대비 설명도이다.
도 10은 본 발명과 종래예의 형상 비교 및 작용 비교를 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시형태의 설명도이다.
도 12는 다른 실시형태를 도시하는 도면으로서, (a)는 주요부 측면 단면도, (b)는 주요부 배면도이다.
도 13은 본 발명의 각각 다른 실시형태를 도시하는 주요부 배면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시하는 도면으로서, (a)는 주요부 측면 단면도, (b)는 주요부 배면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시하는 도면으로서, (a)는 주요부 측면 단면도, (b), (C), (D)는 주요부 횡단면도이다.
도 16은 종래예를 도시하는 주요부 단면도이다.
(부호의 설명)
1 아우터 케이스 2 내측 칼라부
5 고무제 실 부 5b 축심 직교 벽부
8 서포트 금구 17 고무피복층
20 회전축 23 슬라이딩 접촉부
24 오목홈 26 고무제 실 부
28 배면 서포트 금구 28a 통 형상 서포트부
33 립 33a 선단부
C 밀봉 유체측 L 축심
M 축심방향폭 치수 P 접촉면압(압력)
P0축심 직교면 S0슬라이딩 접촉부
T17두께 치수
본 발명은, 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부와, 이 고무제 실 부가 일체 형상으로 고착 유지된 금속제 아우터 케이스를, 구비한 회전축 실에서, 상기 아우터 케이스는 밀봉 유체측 내측 단부에 내측 칼라부를 가지고, 이 내측 칼라부는 상기 고무제 실 부로 피복되고, 상기 슬라이딩 접촉부의축심 방향 위치를, 상기 내측 칼라부를 피복한 밀봉 유체측 고무피복층의 두께 치수를 포함한 아우터 케이스의 축심 방향 폭 치수내에, 설치한 것이다.
또, 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부와, 이 고무제 실 부가 일체 형상으로 고착 유지된 금속제 아우터 케이스를, 구비한 회전축 실에 있어서, 상기 아우터 케이스는 밀봉 유체측 내측 단부에 내측 칼라부를 가지고, 이 내측 칼라부를 포함하는 축심 직교면상 내지 그 근방위치에, 상기 슬라이딩 접촉부의 축심방향 위치를, 설치한 것이다.
또, 상기 고무제 실 부는 상기 슬라이딩 접촉부를 내주 끝가장자리에 갖는 축심 직교 벽부를 구비하고, 또한, 이 축심 직교 벽부를 저압측으로부터 지지하는 축심 직교 형상 서포트 금구를 부설한 것이다. 그리고, 상기 고무제 실 부의 상기 축심 직교 벽부가 상기 서포트 금구에 대응하는 배면측에 오목홈을 가지고, 수압에 의해 압축된 고무의 내경 방향으로의 흐름을 이 오목홈에 의해 차단 및/또는 흡수하도록 구성한 것이다.
또, 본 발명은, 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부를 구비하고, 이 고무제 실 부에서의 상기 슬라이딩 접촉부보다도 외경근처에 환상 오목홈을 형성하는 동시에, 이 환상 오목홈의 깊이 치수·폭 치수·직경방향 위치중 적어도 하나를, 둘레 방향으로 변화되도록 설정하여, 상기 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향에 불균등하게 되도록 구성한 것이다.
또, 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 내주 끝가장자리에 갖는축심 직교 벽부를 구비한 고무제 실 부, 및, 이 축심 직교 벽부를 저압측으로부터 지지하는 축심 직교 형상 서포트 금구를 구비하고, 또한, 상기 고무제 실 부의 상기 축심 직교 벽부가 상기 서포트 금구에 대응하는 배면측에 환상 오목홈을 형성하여, 수압에 의해 압축된 고무의 내경방향으로의 흐름을 이 환상 오목홈에 의해 차단 및/또는 흡수하도록 구성하고, 또한, 이 환상 오목홈의 깊이 치수·폭 치수·직경 방향 위치중 적어도 하나를, 둘레 방향으로 변화되도록 설정하여, 상기 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향으로 불균등하게 되도록 구성한 것이다.
또는, 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 립의 선단부에 갖는 고무제 실 부, 및, 상기 고무제 실 부의 립을 내주면측으로부터 지지하는 통 형상 서포트부를 갖는 배면 서포트 금구를, 구비하고, 또한, 상기 통 형상 서포트부의 횡단면 형상을 원형에 대해 직경 방향으로 불균일한 형상으로 하여, 상기 립의 선단부의 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향으로 불균등하게 되도록 구성한 것이다.
(발명의 실시형태)
이하, 도시한 실시형태에 기초하여, 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시의 1형태를 도시하고, 이 회전축 실은, 예를 들면, 밀봉 유체실(21)측에 고압의 냉매 등의 유체를 밀봉하는 것이며, 도 1에서는, 회전축 실의 단면의 절반만을 도시하고, 또한, 실선은 자유상태―미장착 상태―를 도시하고, 회전축(20)과 하우징(22)의 사이에 개장된 장착 상태에서는, 각 부는 탄성변형된다.
도 1에서, 1은 내측 칼라부(2, 3)를 갖는 금속제 아우터 케이스이며, 이 아우터 케이스(1)의 원통벽부(4)의 외주면, 및, 밀봉 유체측(C)(밀봉 유체실(21)측)의 내측 칼라부(2)의 전후 양면에, 접착·용착·베이킹 등으로 고무제 실 부(5)가 일체 형상으로 고정 유지되어 있다. 또, 이 실 부(5)보다도 반(反)밀봉 유체측(저압측·대기측)(Z)에, 나선홈(6) 부착의 실 엘리먼트(7)가 설치되어 있다. 이 실 엘리먼트(7)의 재질은 PTFE 등 불소계 수지가 바람직하다.
8은 단면 I자 형상의 서포트 금구이다. 즉, 둥근 고리 평판형상의 서포트 금구(8)가, 그 외주 끝가장자리부(8a)가, 아우터 케이스(1)의 원통벽부(4)의 내주면에 접촉하도록 끼워 넣어져 있다. 이 서포트 금구(8), 제 1 이너 케이스(9), 제 2 이너 케이스(10), 상기 실 엘리먼트(7), 이너 부재(11)와 순차적으로 중첩하도록 하여, 양 내측 칼라부(2, 3) 사이에 유지 고정되어 있다.
아우터 케이스(1)에 일체 형상으로 고착된 고무제 실 부(5)는, 하우징(22) 내주면에 탄성 반발적으로 접하여 밀봉 작용을 이루기 위한(자유상태에서는) 요철 파형으로 외주면이 형성된 원통부 피복부(5a)와, 내측 칼라부(2)의 전후 양면을 피복하는 단면 U자형의 내측 칼라 피복부를 상부에 가지고 내경 방향으로 신장하는 동시에 슬라이딩 접촉부(23)를 내주 끝가장자리에 갖는 축심 직교 벽부(5b)를 구비한다.
즉, 회전축(20)(회전축 실)의 축심(L)에 직교하는 축심 직교 벽부(5b)를, 고무제 실 부(5)가 구비하고 있고, 이 축심 직교 벽부(5b)의 내주 끝가장자리가 둥근모양(라운드부)을 갖는 슬라이딩 접촉부(23)를 구성하고 있다. 축심(L)에 직교 형상의 둥근 고리 평판형상의 서포트 금구(8)는, 이 축심 직교 벽부(5b)를 저압측―반 밀봉 유체측(Z)―으로부터 지지(압접)하고 있다.
게다가, 고무제 실 부(5)의 축심 직교 벽부(5b)가 서포트 금구(8)에 대응(압접)하는 배면측에 둥근 고리 형상의 오목홈(24)을 가지고 있다.
후술하는 바와 같이, 이 오목홈(24)은, 축심 직교 벽부(5b) 수압(受壓)에 의해 압축된 고무가 내경방향―직경방향 안쪽―으로 흐르는 것을, 흡수하고, 및/또는 차단한다.
바꿔 말하면, 아우터 케이스(1)는 밀봉 유체측(C)의 내단부에 내측 칼라부(2)를 가지고, 이 내측 칼라부(2)를 포함하는 축심 직교면(P0)상에, 슬라이딩 접촉부(23)가 설치되어 있다.
즉, 내측 칼라부(2)에는 (작은)두께가 존재하기 때문에, 축심 직교면(P0)도 그 (작은)두께분 만큼, 축심방향으로 위치를 비켜 놓을 수 있어서, 복수매만큼 존재하지만, 그중 적어도 하나의 직교면(P0)상에, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를 배열설치한다. 또한, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치란, 최대사용 압력시에, 회전축(20)에 슬라이딩 접촉하는 부위의 접촉면압(P)의 중심 위치(G)(도 3a 참조)를 가리키는 것으로 정의한다.
또한, 도시생략했지만, 이 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를, 상기 축심 직교면(P0)의 근방 위치에 배열설치하는 것도, 바람직하다(도시생략). 여기에서, 근방이란, 상기 내측 칼라부(2)의 두께의 5배 이하의 치우쳐 존재하는 것을 말한다.
또는, 본 발명에서는, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를, 아우터 케이스(1)의 축심방향 폭 치수(M)내에, 배열설치했다고, 바꿔 말하는 것도 가능하다. 단, 본 발명에서는, 상기 축심방향 폭 치수(M)란, 내측 칼라부(2)를 피복한 밀봉 유체측(C)의 고무피복층(17)의 두께 치수(T17)를 포함한(플러스한) 치수로 정의한다. 이러한 구성에 의해, 슬라이딩 접촉부(23)의 수압시의 접촉면압(P) 분포의 중심위치(G)의 직경방향 외측에는, 밀봉 유체측(C)으로부터의 압력이 걸리는 부위가 존재하지 않게 된다. 도 3(a)와, 종래의 도 3(b)를 비교하면, 이 점은 명확하게 된다.
다음에 도 4는 다른 실시형태를 도시한다. 이 도 4에서, 도 1과 동일한 부호는 동일한 구성이므로, 설명을 생략하지만, 상이한 점은, 도 4에서는, 도 1의 오목홈(24)을 생략하고 있다. (양자의 작용상의 차이점은, 도 5와 도 6에서 후술한다.)
그런데, 도 1 또는 도 4에서, 고무제 실 부(5)의 축심 직교 벽부(5b)의 형상에 대하여 추가 설명하면, 자유 상태(미장착 상태)에서, 슬라이딩 접촉부(23)는 원호 볼록형상이며, 서포트 금구(8)에의 맞닿음부까지는, 그 원호 볼록 형상인 채로 연속해 있다. 그렇지만, 밀봉 유체측(C)에는, 새의 부리 형상(삼각산 형상)으로 돌출형성된 돌출부(13)를 갖는다.
바꿔 말하면, 축심 직교 벽부(5b)의 밀봉 유체실(21)측의 끝면(14)의 대부분은 평탄면(평면) 이지만, 슬라이딩 접촉부(23)의 근방 위치에서, 새의 부리 형상(삼각산 형상)으로 돌출한 돌출부(13)를 갖는다.
슬라이딩 접촉부(23)가, 회전축(20)과의 슬라이딩에 의해 마모되었을 때에, 유체압력을 받아서, 이 돌출부(13)로부터 (새롭게)고무가 보내져 오도록 설치되어 있다. 즉 상기 마모되었을 때에도, 새롭게 고무가 돌출부(13)로부터 공급되어서, 회전축(20)과 항상 슬라이딩 접촉부(23)를 슬라이딩 접촉상태를 유지하고, 밀봉성을 유지 가능하게 된다.
도 2와 도 3은, 도 1에 도시한 실시형태의 주요부와, 도 16에 도시한 종래예의 주요부를, 각각 (a)와 (b)로서 나란하게 도시한 도면으로서, 도 2는 자유상태에서의 비교, 도 3은 유체압력이 작용한 수압(사용) 상태에서의 비교를 위한 도면이다.
이 도 2(a), (b), 도 3(a), (b)로부터도 명확한 바와 같이, 본 발명에서는(축심(L)에 평행한) 원통 형상 연신부(33c) 및 원통부(통 형상 서포트부)를 전혀 가지고 있지 않아, CO2가스 등의 고압가스 압력이 작용했을 때(수압시), 압력의 영향은 슬라이딩 접촉부(23)에 직접 미치지 않는다(영향받지 않음). 따라서, 도 3(b)에 도시한 접촉면압 분포 그래프도와 같이 종래의 실에서는 큰 면압을 발생하는 것에 반해, 도 3(a)에 도시한 접촉면압 분포 그래프도(15)와 같이 본 발명의 실에서는 면압이 저감하고, 또한, 분포도 완만하게 된다. 또한, 도 3(a), (b)에서, 2점쇄선은 자유상태를 도시하고, 실선은 6MPa의 유체압력이 작용한 수압시를 도시한다.
FEM을 사용하여 접촉면압의 해석을 행한 바, 유체압력 6MPa의 경우에, 도 3(b)의 종래예에서는 최대 접촉면압이 약 11MPa에 도달한 것에 반해, 본원발명의 도 3(a)에서는, 약 8MPa와 약 3MPa이나 저감할 수 있다. 또한, 도시생략했지만, 상기 FEM해석에서 고무의 내부응력 분포를 해석한 바, 고응력 영역은 오목홈(24)의 주변에 집중해 있지만, 슬라이딩 접촉부(23) 근방은 절대값이 작고, 또한, 넓은 영역에 분산되어 있는 것이 밝혀졌다. (이에 반해 도 3(b)의 종래예에서는, 슬라이딩 접촉부(S0)에 고응력 영역이 집중되어 있다.)
본 발명에 관계되는 실의 작용(작동)은, 일반적인 O링과 같은 자연 밀봉성 효과에 의해 접촉면압을 얻는 점에서, 종래예(도 3(b))와는, 전혀 다르다. 즉 종래예에서는, 밀봉 유체측(C)에 (크게)연신한 립 선단부(33a)에 직접적으로 직경방향 내측으로의 유체압력을 작용하고, 또한, 화살표(F) 방향의 고무의 흐름에 의한 압력도 플러스되어서, 슬라이딩 접촉부(S0)는 접촉면압(P)을 높이고 있었지만, 본 발명에 관계되는 회전축 실에서는, 유체압력은, 우선, 축심 직교 벽부(5b)의 끝면(14)에 작용하지만, 그 작용의 방향은 축심(L)과 평행한 방향이므로, 배면측의 서포트 금구(8)에 대하여 가압되는 압축력으로서 작용하게 되고, 고무는 압축변형 하면서 직경방향 안쪽으로 이동하여, 슬라이딩 접촉부(23)를 간접적으로 가압하여, 실링력(밀봉성)을 발휘한다. 소위 O링의 자연 밀봉효과에 상당하는 작용을 보인다. 이와 같이 하여, 필요 이상으로 강한 압력이 걸리는 것을 방지하고, 도 3(a)의 접촉면압 분포 그래프도(15)와 같이, 완만한 산형의 비교적 낮은 면압이 되어서, 바람직한 내구성의 개선을 도모할 수 있다.
게다가, 도 1과 도 2(a)와 도 3(a)에서는, 오목홈(24)을 가짐으로써, 직경방향 내측으로 이동하지 않게 하는 고무를 흡수하여(2점쇄선으로부터 실선과 같이 오목홈(24)이 축소해 있음), 및/또는, 직경방향 내측으로의 이동을 차단하고, 슬라이딩 접촉부(23)에의 접촉면압 증가에의 영향을 저감하고 있다.
이 오목홈(24)의 작용 효과는, 다음의 도 5와 도 6에서 명확하다. 도 5와 도 6에서, (a)는 오목홈(24)이 있는 경우(도 1에 대응), (b)는 오목홈(24)이 없는 경우(도 4에 대응)로서, FEM 해석을 사용하여 접촉면압을 해석하여 접촉면압 분포 그래프도(15)를 그렸다. 도 5는 유체압력 0인 경우, 도 6은 6MPa의 경우이다. 도 5에서, 죄기값 0.6mm일 때 오목홈(24)이 없는 경우(동 도(b)에서는, 최대 접촉면압(P)는 3MPa 이상이지만, 오목홈(24)을 설치하면, 동 도(a)와 같이 약 2MPa이 되어, 약 1MPa이나 저감하고 있다. 그리고 6MPa의 유체압력이 작용했을 때(압력부하 상태), 도 6(b)에서는 최대 접촉면압(P)은 9.6MPa인 것에 반해, 도 6(a)에서는 8.5MPa로 약 1MPa나 낮다.
다음에 도 7은 유체압력(부하 압력)을 횡축에 잡고, 최대 접촉면압―회전축과의 접촉면압의 최대값―을 종축에 잡아 도시한, “유체압력―최대 접촉면압” 관계 그래프도이며, 종래품은 동그라미 표시로, 본 발명품은 삼각 표시로 각각 나타내고, FEM 해석에 의해 해석한 것이며, 마름모형 표시의 O링은 실측값을 나타낸다.
이 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, O링에서는, 유체압력이 6MPa시에, 최대 접촉면압이 8MPa이 되어서 충분한 실링성(밀봉성)이 얻어지지만, 본 발명의 실시품(삼각 표시)은 이 O링에 극히 가까운 특성을 나타내어, 충분한 밀봉성과 내구성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 종래품(동그라미 표시)은, 유체압력 6MPa에서 최대 접촉면압이 11MPa로 과대하게 되어, 조기 마모 등의 문제가 예상된다.
또, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들면 고무제 립부를, 고무제 실 부(5)와는 달리, 저압측에 부설한 구조로 하거나, 실 엘리먼트(7)를 2개 이상으로 하거나, 역으로 실 엘리먼트(7)를 생략하거나, 서포트 금구(8)의 형상, 또는, 이너 케이스(9, 10)나 이너 부재(11)의 개수의 증감이나 형상은 변경 가능하다.
또, 도 8은 본 발명의 다른 실시형태를 도시하고, 도 8(a)는 주요부의 종단면을 도시하고, 도 8(b)는 주요부를 축심(L)방향에서 본 간략 구성 설명도로서, 이 회전축 실은, 예를 들면 밀봉 유체실(21)측에 고압의 냉매 등의 유체를 밀봉하는 것이며, 도 8(a)에서는, 회전축 실의 단면의 절반만을 도시하고, 또한, 실선은 자유 상태―미장착 상태―를 나타내고, 회전축(20)과 하우징(22)은 2점쇄선으로 나타낸다. 이 회전축(20)과 하우징(22)의 사이에 개장된 장착 상태에서는, 각 부는 탄성변형 한다.
이 도 8에서, 도 1과 동일한 부호는 동일한 구성이므로 설명을 생략하지만, 도 8에서는, 고무제 실 부(5)의 축심 직교 벽부(5b)가 서포트 금구(8)에 대응(압접)하는 배면측에 환상 오목홈(24)을 가지고 있다. 도 8(b)는, 그 환상 오목홈(24)의 1예를 도시한 배면도(축심(L)방향에서 본 도면) 이다.
후술하는 바와 같이, 이 환상 오목홈(24)은, 축심 직교 벽부(5b)가 수압에 의해 압축된 고무가 내경방향―직경방향―으로 흐르는 것을, 흡수하고, 및/또는, 차단한다.
바꿔 말하면, 아우터 케이스(1)는 밀봉 유체측(C)의 내측 단부에 내측 칼라부(2)를 갖고, 이 내측 칼라부(2)를 포함하는 축심 직교면(P0)상에, 슬라이딩 접촉부(23)가 배열설치되어 있다.
즉, 내측 칼라부(2)에는 (작은)두께가 존재하기 때문에, 축심 직교면(P0)도 그 (작은)두께분 만큼, 축심방향으로 위치를 비켜 놓을 수 있어, 복수매만큼 존재하는데, 그중 적어도 하나의 직교면(P0)상에, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를 배열설치한다. 또한, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치란, 최대 사용 압력시에, 회전축(20)에 슬라이딩 접촉하는 부위의 접촉면압(P)의 중심 위치(G)(도 10a 참조)를 가리키는 것으로 정의한다.
또한, 도시생략하지만, 이 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를, 상기 축심 직교면(P0)의 근방위치에 배열설치하는 것도, 바람직하다(도시생략). 여기에서, 근방이란, 상기 내측 칼라부(2)의 두께의 5배 이하의 치우쳐 존재하는 것을 말한다.
또는, 슬라이딩 접촉부(23)의 축심방향 위치를, 아우터 케이스(1)의 축심방향 폭 치수(M)내에, 배열설치했다고, 바꿔 말하는 것도 가능하다. 단, 본 발명에서는, 상기 축심방향 폭 치수(M)란, 내측 칼라부(2)를 피복한 밀봉 유체측(C)의 고무피복층(17)의 두께 치수(T17)를 포함한(플러스 한) 치수라고 정의다. 이러한 구성에 의해, 슬라이딩 접촉부(23)의 수압시의 접촉면압(압력)(P) 분포의 중심 위치(G)의 직경방향 외측에는, 밀봉 유체측(C)으로부터의 압력이 걸리는 부위가 존재하지 않게 된다. 도 10(a)와, 종래의 도 10(c)를 비교하면, 이 점은 명백하게 된다.
다음에 본 발명의 하나의 큰 특징점에 대하여 설명한다. 도 8(a), (b) 및 도 9(a), (b)와 도 10(a), (b)에서, 환상 오목홈(24)은, 그 깊이 치수를 둘레 방향으로 변화되도록 설정하여, 슬라이딩 접촉부(23)의 회전축(20)의 표면으로의 접촉면압(P)을, 둘레 방향으로 불균등―불균일―하게 되도록 하고 있다. 도 8(a)에서, 실선은 오목홈(24)의 깊이 치수가 얕은(작은) 부위(D1)를 나타내고, 파선은 깊이 치수가 깊은(큰) 부위(D2)를 나타낸다. 도 8(b)의 예에서는, 중심각(α)이 약 60°인 깊이 치수가 얕은 부위(D1, D1, D1)와, 중심각(β)이 약 60°인 깊이 치수가 깊은 부위(D2, D2, D2)를, 번갈아 배열설치한 경우를 예시한다. 또한, α>β로 설정하거나, 또는 역으로, α<β와 같이 설정하는 것도 가능하며, 도 10(b)와 같이 깊이 치수가 깊은 부위(D2)에서는 접촉면압(P)이 작고, 유체중의 윤활유가 유입되기 쉬워, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 널리 퍼져서, 고무의 마모를 억제할 수 있다.
그런데, 도 8 및 도 9(a), (b)에서, 고무제 실 부(5)의 축심 직교 벽부(5b)의 형상에 대하여 추가 설명하면, 자유 상태(미장착 상태)에서, 슬라이딩 접촉부(23)는 원호 볼록 형상으로서, 서포트 금구(8)에의 맞닿음부까지는, 그 원호 볼록 형상인 채로 연속해 있다. 그렇지만, 밀봉 유체측(C)에는, 새의 부리 형상(삼각산 형상)으로 돌출형성된 돌출부(13)를 갖는다.
바꿔 말하면, 축심 직교 벽부(5b)의 밀봉 유체실(21)측의 끝면(14)의 대부분은 평탄면(평면)이지만, 슬라이딩 접촉부(23)의 근방 위치에서, 새의 부리 형상(삼각산 형상)으로 돌출한 돌출부(13)를 갖는다.
슬라이딩 접촉부(23)가, 회전축(20)과의 슬라이딩에 의해 마모되었을 때에, 유체압력을 받아서, 이 돌출부(13)로부터 (새롭게)고무가 보내져 오도록 설치되어 있다. 즉 상기 마모되었을 때에도, 새롭게 고무가 돌출부(13)로부터 공급되어서, 회전축(20)과 항상 슬라이딩 접촉부(23)를 슬라이딩 접촉 상태를 유지하여, 밀봉성을 유지 가능하게 된다.
또한, 주의를 기울여서 설명하면, 도 9와 도 10은, 도 8에 도시한 실시형태의 주요부와, 종래예의 주요부를, 각각 (a), (b)와 (c)로서 나란하게 도시한 도면으로서, 도 9는 자유상태에서의 비교, 도 10은 유체압력이 작용한 수압(사용) 상태에서의 비교를 위한 도면이다. 그리고 도 9(a)와 도 10(a)은, 환상 오목홈(24)의 깊이 치수가 얕은 부위(D1)의 단면이며, 도 9(b)와 도 10(b)는 깊은 부위(D2)의 단면이며, 도 9(c)와 도 10(c)는 종래예를 도시하고 있다.
이 도 9와 도 10으로부터도 명확한 바와 같이, 도 8에 도시한 본 발명의 실시의 1형태에서는, (축심(L)에 평행한)원통 형상 연신부(33c) 및 원통부(통 형상 서포트부)(38a)를 전혀 가지고 있지 않고, CO2가스 등의 고압가스 압력이 작용했을 때(수압시), 압력의 영향은 슬라이딩 접촉부(23)에 직접 미치지 못한다(영향을 주지 않음). 따라서, 도 10(c)에 도시한 접촉면압 분포 그래프도(15)와 동일하게 종래의 실에서는 큰 면압을 생기게 하는 것에 반해, 도 10(a), (b)에 도시한 접촉면압 분포 그래프도(15)와 같이 본 발명의 실시의 1형태를 나타낸 실에서는 면압이 저감하고, 또한, 분포도 완만하게 된다. 또한, 도 10에서, 2점쇄선은 자유상태를 나타내고, 실선은 6MPa의 유체압력이 작용한 수압시를 나타낸다.
FEM을 사용하여 접촉면압의 해석을 행한 바, 유체압력 6MPa의 경우에, 도 10(c)의 종래예에서는 최대 접촉면압이 약 11MPa에 도달한 것에 반해, 본원 발명의 도 10(a)에서는, 약 8MPa과 약 3MPa이나 저감할 수 있다. 또한, 도 10(b)에서는 약 5MPa이다. 또한, 도시생략했지만, 상기 FEM 해석으로 고무의 내부응력 분포를 해석한 바, 고응력 영역은 오목홈(24)의 주변에 집중해 있지만, 슬라이딩 접촉부(23) 근방은 절대값이 작고, 또한, 넓은 영역에 분산되어 있는 것이 밝혀졌다. (이에 반해, 도 10(c)의 종래예에서는, 슬라이딩 접촉부(S0)에 고응력 영역이 집중해 있다.)
도 8 및 도 9(a), (b)와 도 10(a), (b)에 도시한 본 발명의 실시형태(및 후술의 도 12∼도 14의 다른 실시형태)에 관계되는 회전축 실의 작용(작동)은, 일반적인 O링과 같은 자연 밀봉성 효과에 의해 접촉면압을 얻는 점에서, 종래예(도10(c))와는 전혀 다르다. 즉 종래예에서는, 밀봉 유체측(C)으로 (크게)연신한 립 선단부(33a)에 직접적으로 직경방향 내측으로의 유체압력을 작용하여, 또한, 화살표(F) 방향의 고무의 흐름에 의한 가압력도 플러스되어서, 슬라이딩 접촉부(S0)는 접촉면압(P)을 높이고 있었지만, 본 발명에 관계되는 실시형태에 관계되는 실에서는, 유체압력은, 우선, 축심 직교 벽부(5b)의 끝면(14)에 작용하지만, 그 작용의 방향은 축심(L)과 평행한 방향이므로, 축심 직교 형상 서포트 금구(8)에 대해 가압되는 압축력으로서 작용하게 되고, 고무는 압축변형 하면서 직경방향 안쪽으로 이동하고, 슬라이딩 접촉부(23)를―간접적으로―가압하여, 실링력(밀봉성)을 발휘한다. 소위 O링의 자연 밀봉효과에 상당하는 작용(작동)을 나타낸다. 이와 같이 하여, 필요 이상을 강한 압력이 걸리는 것을 방지하고, 도 10(a), (b)의 접촉면압 분포 그래프도(15)와 같이, 완만한 산형의 비교적 낮은 면압이 되어, 바람직한 내구성의 개선을 도모할 수 있다.
게다가, 오목홈(24)을 가짐으로써, 직경방향 내측으로 이동하지 않는다고 하는 고무를 흡수하여(2점쇄선으로부터 실선과 같이 오목홈(24)이 축소하고 있음), 및/또는, 직경방향 내측으로의 이동을 차단하여, 슬라이딩 접촉부(23)에의 접촉면압 증가에의 영향을 저감하고 있다.
이 오목홈(24)의 작용 효과는, 다음 도 11에서 명확하다. 도 11에서, (a)는 오목홈(24)이 있는 경우(도 8에 대응), (b)는 오목홈(24)이 없는 경우로서, FEM 해석을 사용하여 접촉면압을 해석하고 접촉면압 분포 그래프도(15)를 그렸다. 도 11은 유체압력이 6MPa인 경우이다. 유체압력 0에서는, 죄기값 0.6mm일 때 오목홈(24)이 없는 경우에는, 최대 접촉면압(P)은 3MPa 이상이지만, 오목홈(24)을 설치하면, 약 2MPa로 되어, 약 1MPa이나 저감한다. 그리고 6MPa의 유체압력이 작용했을 때(압력부하 상태), 도 11(b)에서는 최대 접촉면압(P)은 9.6MPa인 것에 반해, 도 11(a)에서는 8.5MPa로 약 1MPa이나 낮다.
다음에 도 12는 다른 실시형태를 도시한다. 즉 도 12(a)는 주요부의 종단면도, 도 12(b)는 환상 오목홈(24)을 축심(L)으로 평행한 방향에서 본(배면) 도면으로서, 환상 오목홈(24)의 직경방향 위치를, 소정의 중심각(α, β) 마다 교대에 변화시키고 있다.
즉, 도 12(a)에서, 동일한 부호는 도 8(a)와 동일한 구성인데, 상이한 것은, 다음과 같다. 즉, 실선은 오목홈(24)의 직경방향 위치가 축심(L)으로부터 가까운 원호부(D3)이며, 파선은 오목홈(24)의 직경방향 위치가 축심(L)으로부터 먼 원호부(D4)로서, 양 원호부(D3, D4)는, 예를 들면 약 60°의 각각의 중심각(α, β)을 가지고, 번갈아 배열설치되어 있다. 바꿔 말하면, 중심각(α)의 원호부(D3)는, 축심점으로부터의 반경이 작고, 중심각(β)의 원호부(D4)―도 12(b)에서는 사선으로 도시한―는 축심점으로부터의 반경이 크다. 양 원호부(D3, D4)는 단차부를 통하여 연통해서 전체 환상으로 오목홈(24)을 형성한다. 또한, 각 원호부(D3, D4)를 4개 이상에 설정하거나, 또, α>β로 설정하거나, 또는, α<β로 설정하는 것도 자유이다. 도 12(b)와 같이 축심점으로부터의 반경치수가 작은 원호부(D3)에서는, 슬라이딩 접촉부(23)의 접촉면압(P)이 작고, 유체중의 윤활유가 유입되기 쉬워, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 널리 퍼져서, 고무의 마모를 억제할 수 있다.
이와 같이, 도 12의 실시형태에서는, 환상 오목홈(24)은, 그 직경방향 위치를 둘레 방향으로 변화시키고, 슬라이딩 접촉부(23)의 회전축(20)의 표면에의 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등(불균일)이 되도록 구성하고, 접촉면압이 낮은 개소(원호부(D3)가 대응하는 위치)로부터, 윤활유를 유입하기 쉽게 하여, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에, 회전축(20)의 회전에 따라서, 윤활유를 널리 퍼지게 하고, 마찰열의 발생을 억제하여, 조기 마모를 저지해서, 내구성 향상을 도모하고 있다.
다음에 도 13(a), (b)는 각각 다른 실시형태를 도시하고, 상술한 도 8(b), 도 12(b)에 대응하는 도면이다. 즉, 도 13(a)에서는 축심(L)과 평행한 방향에서 보아, 환상 오목홈(24)을, 6각형 등의 다각 형상(각수의 증감은 자유임)으로 형성하고, 오목홈(24)의 직경방향 위치―축심점으로부터 오목홈(24)의 각 점까지의 거리 치수―를, 둘레 방향으로 변화하도록 한 구성이다. 또, 도 13(b)에서, 축심(L)과 평행한 방향에서 보아, 환상 오목홈(24)이, 기본원의 도형을 베이스로 하여 요철파 형상으로 그린 형상이며, 예를 들면, 꽃 형태나 둥근 모양이 있는 기어 형태 등이며, 오목홈(24)의 직경방향 위치―축심점으로부터 오목홈(24)의 각 점까지의 거리 치수―를, 둘레 방향으로 매끄러운 모양으로 변화되도록 한 구성이다.
이와 같이, 도 13(a) 또는 (b)에 도시하는 실시형태에서는, 환상 오목홈(24)은 그 직경방향 위치가 둘레 방향으로 변화되는 형상으로 되고, 슬라이딩 접촉부(23)의 회전축의 표면으로의 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등(불균일)이 되도록 구성하고, 접촉면압이 낮은 위치(도 13(a)의 각 변의 중간 부위, 또는, 도 13(b)의 계곡 바닥 근방 부위)로부터, 윤활유를 도입하여, 슬라이딩 접촉부 전체 둘레에(회전축의 회전에 따라) 윤활유를 널리 퍼지게 하고, 조기 마모를 방지하여, 내구성 향상을 도모하고 있다. 또한, 도 13(a)의 다각형의 변수의 증감, 도 13(b)의 산 계곡 개수의 증감은, 자유롭게 설정할 수 있다.
다음에 도 14는 또 다른 실시형태를 도시한다. 상술한 도 8에 대응하는 도면이다. 즉, 도 14(a)에서, 동일한 부호는 도 8(a)와 동일한 구성인데, 상이한 것은 다음과 같다. 즉, 실선은 오목홈(24)의 폭 치수가 작은 원호부(D5)이며, 파선은 폭 치수가 큰 원호부(D6)이며, 도 14(b)에 도시하는 바와 같이 양 원호부(D5, D6)는, 예를 들면 약 60°의 각각의 중심각(α, β)을 가지고, 번갈아 배열설치되어 있다. 또한, 각 원호부(D5, D6)를 4개 이상으로 설정하거나, α>β로 설정하거나, 또는, α<β로 설정하는 것도 자유이다. 또한, 도 14(b)에서, 폭 치수가 큰 원호부(D6)를 사선으로써 구별하여 도시한다.
이와 같이, 도 14(a), (b)에 도시하는 실시형태에서는, 환상 오목홈(24)은 그 폭 치수가(둘레 방향으로 행함에 따라) 증감 변화하고, 상기 접촉면압(P)을 둘레 방향에 불균등(불균일)하게 되도록 구성하여, 접촉면압이 낮은 부위(폭 치수가큰 원호부(D6))로부터, 윤활유를 도입하여, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 걸쳐 윤활유를 널리 퍼지게 하여, 조기 마모를 방지하고, 내구성을 향상하고 있다.
그런데, 이상 기술한(도 8과 도 12와 도 13과 도 14의) 실시의 각 형태를, 합치는 구성으로 하는 것도 바람직하다. 예를 들면, 오목홈(24)의 깊이와 직경방향 위치를, 함께 둘레 방향으로 변화시키거나, 또는, 오목홈(24)의 깊이와 폭 치수를, 둘레 방향으로 변화시키거나, 혹은, 오목홈(24)의 폭 치수와 직경방향 위치를, 둘레 방향으로 함께 변화시키는 등도, 바람직하다(도시생략).
다음에 도 15에 도시하는 또 다른 실시형태에서는, 상기 도 9(c)와 도 10(c)의 종래예에서, 도 8, 도 12, 도 13, 도 14 등에서 이미 기술한, 둘레 방향으로 접촉면압(P)을 불균등하게 되도록, 개량을 가한 발명이다.
도 15(a)의 주요부 종단면도, 및, 도 15(b)의 주요부 횡단면도에 도시하는 실시형태에서는, 기본적으로는, 도 9(c)와 도 10(c)와 동일하고, 회전축(20)의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부(S0)를 립(33)의 선단부(33a)에 갖는 고무제 실 부(26)를 구비하고, 또한, 아우터 케이스(34)는 한쌍의 내측 칼라(36, 37)를 갖고, 고무제 실 부(26)는 베이킹 접착 등으로, 이 아우터 케이스(34)에 일체로 고정되어 있다.
고무제 실 부(26)를 배면측에서 지지하는 배면 서포트 금구(28)는, 횡단면 L자 형상으로서, 고무제 실 부(26)의 립(33)을 내주면측에서 지지하는 통 형상 서포트부(28a)와, 축심(L)과 직교하는 직교 벽부(28b)를 갖는다. 그리고 이 통 형상서포트부(28a)의 횡단면 형상을, (기본의 가상의)원형에 대해 직경 방향으로 불균일한 형상으로 한다. 즉, 이 통 형상 서포트부(28a)의 횡단면 형상을, 도 15(b)와 같이, 다각형으로 형성하고, 립 선단부(33a)의 슬라이딩 접촉부(S0)의 (회전축(20)의 표면에의) 접촉면압(P)을, 둘레 방향에, 불균등하게 되도록 구성하고 있다. 또, 도 15(c), (d)는 도 15(b)에 대응하는 다른 실시형태를 나타내고, 도 15(c)와 같이, 통 형상 서포트부(28a)를 요철파형 환상으로 형성하거나, 도 15(d)와 같이, 요철 단차식 환상으로 형성하고 있다. 어떻든, 립 선단부(33a)의 회전축(20)의 표면에의 접촉면압(P)을, 둘레 방향에 불균등(불균일)하게 되도록 구성하고 있다.
도 15(b)에서는 각부, 도 15(c)에서는 산부, 도 15(d)에서는 볼록 형상 원호부에서, 슬라이딩 접촉부(S0)의 접촉면압(P)을 작게 하여, 슬라이딩 접촉부(S0)에의 윤활유의 도입(침입)을 용이하게 하여, 회전축(20)의 회전에 따라, 슬라이딩 접촉부(S0)의 전체 둘레에, 윤활유를 널리 퍼지게 하여, 조기 마모를 방지하고, 내구성을 개선하고 있다. 또한, 도 15에서, 부호 7, 9, 10, 11 등은, 거의 도 8과 동일하므로, 설명을 생략한다.
그런데, 본 발명의 상기한 각 실시형태에 대해, 각 형태의 환상 오목홈(24)을 진원 형상·동일 깊이·동일 폭 형상으로 하고, 또는, 배면 서포트 금구(28)를 진원 형상으로 하고, 또한, 자유상태에서의 슬라이딩 접촉부(23), S0자체를 (진원이 아니고) 요철파형이 있는 원형으로서, 회전축(20)을 삽입했을 때에, 회전축(20)의 표면에의 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등(불일치)하게 할 수도 있는데, 밀봉 유체의 저압시 또는 비가압 상태에서, 기밀성에 문제를 일으킨다.
또한, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들면 고무제 립부를, 고무제 실 부(5)와는 별도로, 저압측에 부설한 구조로 하거나, 실 엘리먼트(7)를 2개 이상으로 하거나, 역으로 실 엘리먼트(7)를 생략하거나, 서포트 금구(8)의 형상, 또는, 이너 케이스(9, 10)나 이너 부재(11)의 개수의 증감이나 형상은, 변경 가능하다.
상기한 도 8(도 9(a), (b), 도 10(a), (b)), 도 12, 도 13, 도 14의 실시형태와 동일하게 구성하면, 유체압력에 의한 직경방향 내측에의 압력이 슬라이딩 접촉부(23)에 작용하지 않으므로, 과대한 접촉면압(P)이 되는 것을 방지할 수 있고, 적절한 값의 접촉면압(P)을 유지하고, 회전축(20)과의 윤활상태를 양호하게 유지하고, 마모를 억제하여, 장기간에 걸쳐 양호한 실링성(밀봉성)을 발휘할 수 있다. 특히 고압가스의 밀봉용으로서 매우 적합하다. 더욱이, 회전축 실의 축심방향 치수를 감소하여, 컴팩트화를 도모할 수 있다.
본 발명은, 상기한 구성에 의해 다음과 같은 현저하게 큰 효과를 얻을 수 있다.
(청구항 1, 2에 의하면) 유체압력에 의한 직경방향 내측에의 압력이 슬라이딩 접촉부(23)에 작용하지 않으므로, 과대한 접촉면압(P)이 되는 것을 방지할 수 있고, 적절한 값의 접촉면압(P)을 유지하여, 회전축(20)과의 윤활상태를 양호하게 유지하고, 마모를 억제하고, 장기간에 걸쳐 양호한 실링성(밀봉성)을 발휘할 수 있다. 특히 고압가스의 밀봉용으로서 매우 적합하다. 더욱이, 회전축 실의 축심방향 치수를 감소하여, 컴팩트화를 도모할 수 있다.
(청구항 3에 의하면) 유체압력에 의한 축심(L)과 평행한 방향의 압력을, 서포트 금구(8)가 받아내고, 고무를 직경방향으로 이동시킴으로써, 간접적으로 슬라이딩 접촉부(23)에 전달하므로, 회전축(20)에 대한 슬라이딩 접촉부(23)의 접촉면압(P)을, 과대하게 되지 않도록 확실하게 억제 가능하게 된다. 더욱이, 회전축 실 전체의 축심방향 치수를 확실하게 감소하여, 컴팩트화를 도모할 수 있다.
(청구항 4에 의하면) 슬라이딩 접촉부(23)의 회전축(20)에 대한 접촉면압(P)이 적정값이 되도록 하는 것이 용이하게 되어, 우수한 밀봉성(실링성)을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다(내구성 양호).
특히, (슬라이딩 접촉부(23) 근방이 아니라) 오목홈(24)의 근방에 상당 응력의 고응력 영역이 집중하므로, 도려내진 것과 같은 마모가 슬라이딩 접촉부(23)에 발생하지 않아(종래예에서는 발생하고 있었음), 균일하게 마모가 진행하여, 장기간에 걸쳐 밀봉성(실링성)을 유지한다.
또, 회전축(20)의 축심(L)과, 회전축 실 자체 및 하우징(22)의 편심에 대응하기 위해서, 어느 정도의 죄기값을 설치해야 하지만, 오목홈(24)을 가짐으로써, 그 죄기값을 가지면서도 접촉면압(P)을 저감 가능하다. 또는, 오목홈(24)에 의해, 플렉시빌리티를 가지고, 상기 편심에 대한 추종성도 양호하다.
(청구항 5에 의하면) 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등하게 하여, 작은 접촉면압(P)의 부위로부터 윤활유를, 슬라이딩 접촉부(23)와 회전축(20) 사이에,도입·침입시켜서, 회전에 따라, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 윤활유를 널리 퍼지게 하여, 마찰열의 발생을 방지하고, 조기 마모를 방지하여, 장수명을 도모할 수 있다. 또한, 슬라이딩 접촉부(23)자체에 요철을 부설하는 등의 경우의 기밀성 불량의 문제는 발생하지 않는다는 이점도 있다.
(청구항 6에 의하면) 유체압력에 의한 축심(L)과 평행한 방향의 압력을, 서포트 금구(8)가 받아내고, 고무를 직경방향 안쪽으로 이동시킴으로써, 간접적으로 슬라이딩 접촉부(23)에 전달하므로, 회전축(20)에 대한 슬라이딩 접촉부(23)의 접촉면압(P)을, 과대하게 되지 않도록 확실하게 억제 가능하게 된다. 더욱이, 회전축 실 전체의 축심방향 치수를 확실하게 감소하여, 컴팩트화를 도모할 수 있다.
게다가, 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등하게 하여, 작은 접촉면압(P)의 부위로부터 윤활유를, 슬라이딩 접촉부(23)와 회전축(20)과의 사이에, 도입·침입시켜서, 회전에 따라, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 윤활유를 널리 퍼지게 하여, 마찰열의 발생을 방지하고, 조기 마모를 방지하여, 장수명을 도모할 수 있다. 또한, 슬라이딩 접촉부(23)자체에 요철을 부설하는 등의 경우의 기밀성 불량의 문제는 발생하지 않는다는 이점도 있다.
(청구항 7에 의하면) 청구항 2 정도의 고압에는 적합하지 않다고 해도, 상당히 높은 압력에서도, 접촉면압(P)을 둘레 방향으로 불균등하게 하여, 작은 접촉면압(P)의 부위로부터 윤활유를, 슬라이딩 접촉부(23)와 회전축(20)과의 사이에, 도입·침입시켜서, 회전에 따라서, 슬라이딩 접촉부(23) 전체 둘레에 윤활유를 널리 퍼지게 하여, 마찰열의 발생을 방지하고, 조기 마모를 방지하여, 장수명을 도모할수 있다. 또한, 슬라이딩 접촉부(23)자체에 요철을 부설하는 등의 경우의 기밀성 불량의 문제는 발생하지 않는다는 이점도 있다. 게다가, 종래품의 구성 부품중에서, 종래의 배면 서포트 금구(38)를 본 발명의 배면 서포트 금구(28)로 교환하는 것만으로 좋으므로, 제품의 교체가 용이하다.

Claims (7)

  1. 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부와, 이 고무제 실 부가 일체 형상으로 고착 유지된 아우터 케이스를 구비한 회전축 실에 있어서, 상기 아우터 케이스는 밀봉 유체측 내측 단부에 내측 칼라부를 가지고, 이 내측 칼라부는 상기 고무제 실 부로 피복되고, 상기 슬라이딩 접촉부의 축심방향 위치를, 상기 내측 칼라부를 피복한 밀봉 유체측 고무피복층의 두께 치수를 포함한 아우터 케이스의 축심방향 폭 치수내에 배열설치한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  2. 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부와, 이 고무제 실 부가 일체 형상으로 고착 유지된 아우터 케이스를 구비한 회전축 실에 있어서, 상기 아우터 케이스는 밀봉 유체측 내측 단부에 내측 칼라부를 가지고, 이 내측 칼라부를 포함하는 축심 직교면상 내지 그 근방위치에, 상기 슬라이딩 접촉부의 축심방향 위치를 배열설치한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고무제 실 부는 상기 슬라이딩 접촉부를 내주 끝가장자리에 갖는 축심 직교 벽부를 구비하고, 더욱이, 이 축심 직교 벽부를 저압측으로부터 지지하는 축심 직교 형상 서포트 금구를 부설한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고무제 실 부는 상기 슬라이딩 접촉부를 내주 끝가장자리에 갖는 축심 직교 벽부를 구비하고, 더욱이, 이 축심 직교 벽부를 저압측으로부터 지지하는 축심 직교 형상 서포트 금구를 부설하고, 또한, 상기 고무제 실 부의 상기 축심 직교 벽부가 상기 서포트 금구에 대응하는 배면측에 오목홈을 가지고, 수압에 의해 압축된 고무의 내경방향으로 흐름을 이 오목홈에 의해 차단 및/또는 흡수하도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  5. 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 갖는 고무제 실 부를 구비하고, 이 고무제 실 부에서의 상기 슬라이딩 접촉부보다도 외경근처에 환상 오목홈을 형성하는 동시에, 이 환상 오목홈의 깊이 치수·폭 치수·직경방향 위치중 적어도 하나를, 둘레 방향으로 변화되도록 설정하여, 상기 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향으로 불균등하게 되도록 구성 한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  6. 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 내주 끝가장자리에 갖는 축심 직교 벽부를 구비한 고무제 실 부, 및, 이 축심 직교 벽부를 저압측으로부터 지지하는 축심 직교 형상 서포트 금구를, 구비하고, 더욱이, 상기 고무제 실 부의 상기 축심 직교 벽부가 상기 서포트 금구에 대응하는 배면측에 환상 오목홈을 형성하여, 수압에 의해 압축된 고무의 내경방향으로의 흐름을 이 환상 오목홈에 의해 차단 및/또는 흡수하도록 구성하고, 또한, 이 환상 오목홈의 깊이 치수·폭 치수·직경방향 위치중 적어도 하나를, 둘레 방향으로 변화되도록 설정하여, 상기 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향으로 불균등하게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
  7. 회전축의 표면에 접촉하는 슬라이딩 접촉부를 립의 선단부에 갖는 고무제 실 부, 및, 상기 고무제 실 부의 립을 내주면측으로부터 지지하는 통 형상 서포트부를 갖는 배면 서포트 금구를, 구비하고, 더욱이, 상기 통 형상 서포트부의 횡단면 형상을 원형에 대해 직경방향으로 불균일한 형상으로 하여, 상기 립의 선단부의 슬라이딩 접촉부의 상기 회전축의 표면에의 접촉면압을 둘레 방향으로 불균등하게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전축 실.
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