KR20050039678A - Seal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징과 밀봉 커버 사이에 가황된 보강 패딩을 구비한 시일, 특히 오일 팬, 밸브 보닛 등을 위한 시일에 관한 것으로, 상기 보강 부재(2)는 플라스틱으로 형성된다.The present invention relates to a seal with vulcanized reinforcement padding between the housing and the seal cover, in particular a seal for oil pans, valve bonnets and the like, wherein the reinforcement member 2 is formed of plastic.
Description
본 발명은 하우징과 밀폐 커버 사이에 가황 보강 패딩을 구비한 시일, 특히 오일 팬, 밸브 보닛(bonnet) 등에 사용되는 시일 링(seal ring)에 관한 것이다.The present invention relates to a seal with a vulcanized reinforcement padding between the housing and the hermetic cover, in particular a seal ring for use in oil pans, valve bonnets and the like.
수많은 적용 분야에서, 특히 내연기관 공학에서는 간단하고 안전하게 조립될 수 있고 온도 변동에 의한 하중을 견딜 수 있는 시일이 필요하다. 이러한 기능을 충족시키기 위해 금속, 와이어 또는 스프링 강으로 이루어진 보강재가 삽입된, 탄성 변형이 가능한 재료로 형성된 시일이 사용되었다. In many applications, particularly internal combustion engine engineering, there is a need for seals that can be assembled simply and safely and able to withstand loads caused by temperature fluctuations. In order to fulfill this function, a seal formed of an elastically deformable material is used, in which a reinforcement made of metal, wire or spring steel is inserted.
DE 37 19 189 A1에는 스프링 강으로 된 삽입 보강 링을 가진 플랫 시일용 시일 링이 도시되어 있다. 보강 링은 시일 링 쪽으로의 외측 둘레가 가황되어 실질적으로 상기 시일 링의 강성(율)에만 기여한다. 시일 링의 탄성 변형력에 미치는 영향은 보강 링에 의해 방지된다. 밀봉은 탄성 중합체 시일 부품에 의해서만 달성된다.DE 37 19 189 A1 shows a seal ring for a flat seal with an insert reinforcement ring made of spring steel. The reinforcing ring is vulcanized on the outer periphery towards the seal ring, substantially contributing only to the stiffness (rate) of the seal ring. The influence on the elastic deformation force of the seal ring is prevented by the reinforcing ring. Sealing is only achieved by the elastomeric seal part.
DE 37 37 833 C1에 따른 실시예도 전술한 종래 기술에 필적할 만하다. 상기 문서에는 역시 금속 와이어 형태의 보강 부재를 구비한 시일 링이 기술되어 있다. 본 문서에서도 금속 와이어가 밀봉될 공간을 기준으로 가장 바깥쪽 시일 리브(rib)의 외부에 배치되어, 시일 링에 설치된 시일 리브에 의해서 시일링이 달성된다.The embodiment according to DE 37 37 833 C1 is also comparable to the prior art described above. The document also describes a seal ring with a reinforcing member in the form of a metal wire. In this document as well, the sealing is achieved by a seal rib disposed on the outermost seal rib relative to the space in which the metal wire is to be sealed, provided in the seal ring.
공지되어 있는 플랫 시일들의 공통적인 단점은, 상대적으로 비용이 많이 든다는 것이다. 금속 와이어가 적절하게 성형되어야 하고, 상기 금속 와이어의 단부들은 용접 또는 그와 유사한 방법으로 서로 연결되어야 한다. 이러한 방식의 시일은 결과적으로 소량으로만 제조되어 특수한 경우에 사용된다.A common disadvantage of the known flat seals is that they are relatively expensive. The metal wires must be shaped appropriately and the ends of the metal wires must be connected to each other by welding or similar methods. Seals of this type are consequently made in small quantities and used in special cases.
본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 제조될 수 있고 조립시 다루기가 쉬운 시일을 제공하는 것이다. 상기 시일은 온도 하중에 견딜 수 있어야 하며, 확실한 밀봉 효과를 제공해야 한다.It is an object of the present invention to provide a seal that can be manufactured at low cost and is easy to handle in assembly. The seal must be able to withstand temperature loads and provide a secure sealing effect.
상기 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항 2 내지 18에는 본 발명의 기본 개념의 바람직한 개선예들이 기술되어 있다.This object is achieved by the features of claim 1. Dependent claims 2 to 18 describe preferred refinements of the basic concept of the invention.
본 발명에 따른 시일을 사용하면 특히 적절한 제조 기계에 의한 조립도 가능하다. 보강 패딩이 없는 시일은 상대적으로 약해서, 수작업으로 밀봉면에 배치시켜야 한다. 종래 기술에 따른 금속 보강 패딩을 가진 시일 링의 경우 강성이 형성되기 때문에, 그러한 시일 링은 기계에 의해서도 밀봉 위치에 고정될 수 있을 것이다. 그러나 그러한 시일 링은 제조 과정이 복잡하고 그에 따라 제조 비용이 높다는 점에서 양산(series production)에 적절치 못하다. 본 발명에 의하면 강성율, 온도 저항성 및 달성 가능한 밀도에 대한 요건을 충족시킬 수 있는 시일에 플라스틱으로 된 보강 패딩이 구비된다. 플라스틱은 적어도 140℃의 지속 사용 온도 및 240℃의 단기 사용 온도까지 내열성을 가져야 한다. 그러한 내열성은 대부분의 적용 분야에서 충분히 유효하다.The use of the seals according to the invention also makes it possible to assemble in particular with suitable manufacturing machines. Seals without reinforcement padding are relatively weak and must be placed on the sealing surface manually. Since the rigidity is formed in the case of a seal ring with metal reinforcement padding according to the prior art, such a seal ring may also be fixed in the sealed position by a machine. However, such a seal ring is not suitable for series production in that the manufacturing process is complicated and thus the manufacturing cost is high. According to the present invention there is provided a plastic reinforcement padding on the seal which can meet the requirements for stiffness, temperature resistance and attainable density. The plastic should have heat resistance up to a sustained use temperature of at least 140 ° C. and a short use temperature of 240 ° C. Such heat resistance is sufficiently effective in most applications.
이에 적합한 플라스틱은 예컨대 유리섬유로 강화된 열가소성 코폴리아미드이다. 유리섬유 함량은 비교적 높게 선택되며, 바람직하게는 플라스틱의 전체 함량을 기준으로 50 중량%에 달한다.Suitable plastics for this are, for example, thermoplastic copolyamides reinforced with glass fibers. The glass fiber content is selected relatively high, preferably up to 50% by weight based on the total content of the plastic.
플라스틱 보강 패딩은 사출성형 기법에 의해 일체형으로 제조될 수 있다는 특별한 장점도 갖고 있다. 따라서 와이어 보강 패딩의 경우에서처럼 개방 단부들을 서로 연결할 필요가 없고, 천공된 강철 보강 패딩에서 발생하는 특수 폐기물도 발생하지 않는다.Plastic reinforcement padding also has the particular advantage that it can be produced in one piece by injection molding techniques. Thus, there is no need to connect the open ends to each other as in the case of wire reinforcement padding, and no special waste occurs in perforated steel reinforcement padding.
시일의 원활한 배치를 위해, 하우징 내에 또는 상기 하우징 위에 놓인 밀봉 커버 내에 시일이 삽입될 홈이 제공되는 것이 바람직하다. 홈의 공동 부피가 상기 홈 내로 밀어넣어지는 시일의 부피보다 더 크도록, 시일과 홈의 부피가 서로 조정된다. 이는 시일이 밀어넣어질때 밀봉 커버의 단부면과 하우징의 단부면이 서로 접할 수 있도록 하는데 기여한다. For smooth placement of the seal, it is preferred that a groove is provided in the housing or in a sealed cover overlying the housing. The volumes of the seal and the groove are adjusted to each other so that the cavity volume of the groove is greater than the volume of the seal being pushed into the groove. This contributes to the end face of the sealing cover and the end face of the housing to come into contact with each other when the seal is pushed in.
홈 내로 시일을 조립하는 작업을 더욱 간편화하기 위해, 시일 측면에 바람직하게는 시일 평면에 대해 평행하게 놓인 고정 노브 또는 고정 리브가 제공된다. 상기 고정 노브에 의해 시일이 홈 내에 형태 고정 방식(form-fit)으로 고정되어, 조립시 밀폐 커버나 하우징이 움직일때 홈 밖으로 빠져나오지 않게 된다.To further simplify the task of assembling the seal into the groove, a fixing knob or fixing rib is provided on the seal side, preferably lying parallel to the seal plane. The fixing knob secures the form-fit in the groove so that it does not come out of the groove when the sealing cover or housing moves during assembly.
시일은 두 부분으로, 즉 하부 및 상기 하부와 일체형으로 통합 연결된 상부로 형성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상부가 통상 하부보다 더 크게 형성된다. 시일이 홈 내에 삽입되면 상부는 완전히 홈 안에 넣어지는 반면, 하부는 홈 위로 돌출된다. 시일이 가압되어야 비로소 상부와 하부가 거의 완전히 홈 안으로 밀어넣어진다.The seal is preferably formed in two parts, namely the lower part and the upper part integrally connected with the lower part. At this time, the upper part is usually formed larger than the lower part. When the seal is inserted into the groove, the top is completely enclosed in the groove, while the bottom protrudes over the groove. The seal must be pressurized until the top and bottom are pushed almost completely into the grooves.
시일이 홈 안에 탄력있게 삽입되도록 하기 위해 시일 상부가 홈 방향 내지는 홈 바닥 방향으로 약간 쐐기 형태로 형성된다. 이 때, 상부의 맨 윗부분은 평평한 지지면으로 마감된다. 상기 지지면은 시일의 지지를 위해 바람직하게 2개의 측면 시일링 비드(sealing bead)를 가지며, 상기 시일링 비드는 시일이 눌릴때 홈 바닥에서의 밀봉력을 강화한다.The seal top is slightly wedge shaped in the groove direction or the groove bottom direction to allow the seal to be elastically inserted into the groove. At this time, the uppermost part of the upper part is finished with a flat support surface. The support surface preferably has two side sealing beads for the support of the seal, which seals strengthen the sealing force at the bottom of the groove when the seal is pressed.
시일의 하부는 바람직하게 쐐기형 쇼울더로 형성된다. 이 경우, 쇼울더의 기본면은 시일의 외부 치수와 내부 치수 사이에 놓이는 조립면보다 더 작다. 상기 조립면은 하부와 상부의 분리 평면 내에 놓이며, 시일이 삽입되었으나 아직 눌려지지는 않은 경우에는 폐쇄 커버와 하우징 사이의 밀봉면 내에 놓인다.The lower part of the seal is preferably formed as a wedge shoulder. In this case, the base surface of the shoulder is smaller than the assembly surface lying between the outer and inner dimensions of the seal. The assembly surface lies in a separation plane between the bottom and top, and in the sealing surface between the closing cover and the housing when the seal is inserted but not yet pressed.
하우징의 밀봉면에 접하게 되는 하부의 면은 아치형으로 형성된다. 이는 밀봉 효과에 도움이 된다.The lower face which is in contact with the sealing face of the housing is arcuately shaped. This helps the sealing effect.
시일의 밀봉 효과는 보강 패딩의 구조에 따라 상당한 영향을 받는다. 그러므로 보강 패딩은, 시일이 홈 안에 넣어졌을때 적어도 절반은 홈 내에 놓이도록 상기 시일 내에 배치된다. 보강 패딩의 절반은 시일의 하부에, 나머지 절반은 시일의 상부에 배치되는 경우, 즉 시일이 삽입된 후 아직 눌려지기 전에 상기 보강 패딩이 시일 평면 내에 놓이는 경우에 이미 양호한 밀봉이 구현된다. 물론 보강 패딩이 시일의 상부에 배치되면 더 나은 결과를 얻을 수 있다. 바람직하게는 보강 패딩과 시일 상부의 지지면 사이의 간격이 보강 패딩과 조립면 사이의 간격보다 더 작도록 보강 패딩이 삽입되는 것이 바람직하다.The sealing effect of the seal is significantly affected by the structure of the reinforcement padding. The reinforcement padding is therefore arranged in the seal so that at least half of the seal lies in the groove when the seal is placed in the groove. Good sealing is already achieved when half of the reinforcement padding is placed at the bottom of the seal and the other half is at the top of the seal, ie if the reinforcement padding lies in the seal plane after the seal has been inserted but before it is still pressed. Of course, a better result can be obtained if the reinforcement padding is placed on top of the seal. Preferably, the reinforcement padding is inserted such that the spacing between the reinforcement padding and the support surface of the seal top is smaller than the spacing between the reinforcement padding and the assembly surface.
하기에서는 도면에 도시된 실시예들을 참고로 본 발명이 더 상세히 설명된다.In the following the invention is explained in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
도 1에 횡단면으로 도시된 시일(1)은 플라스틱으로 된 가황 보강 패딩(2)을 가지고 있다. 플라스틱은 유리 섬유로 강화된 열가소성 코폴리아미드이다. 밀봉 커버(3) 내에 홈(4)이 설치되어 있다. 상기 홈(4)에 의해 형성된 공동 부피가 눌려진 시일에 의해 취해진 부피보다 크다. 다르게 말하면, 시일(1)은 하우징(5)에 의해 홈(4) 내로 완전하게 밀어넣어질 수 있다. 이를 위해 시일(1)은, 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 시일의 기본 치수가 홈(4)보다 훨씬 더 작다. 홈 바닥(6) 및 홈(4)의 측벽(18, 19)에 대해 시일(1)과 상기 홈 벽들(6, 18, 19) 사이에 공동이 존재한다. 조립시 시일(1)이 홈(4) 내에 안전하게 배치된 상태로 고정되도록 하기 위해 상기 시일(1)의 측면에 노브(knob; 12)가 제공되며, 상기 노브에 의해 시일(1)과 측면 홈 벽(18, 19) 사이의 마찰 결합이 달성된다. 시일(1)은 두 부분으로, 즉 상부(7)와 상기 상부와 통합 연결된 하부(8)로 형성된다. 상부(7)와 하부(8)는 사출성형 기법으로 제조되며 보강 패딩(2)을 둘러싸는 일체형 부품이다. 시일(1)이 아직 눌려지지 않은 경우에는 하부(8)가 홈(4) 밖으로 돌출되어 있는 반면, 상부(7)는 이미 완전히 홈 안에 들어가 있다. 시일(1)이 홈(4) 안으로 더욱 간편하게 삽입되도록 하기 위해, 그리고 시일(1)을 홈(4) 안으로 밀어넣는데 필요한 공동을 형성하기 위해, 상부(7)의 일부가 쐐기 형태로 설계된다. 또한 상부(7)는 홈 안으로 눌려지면서 홈 바닥(6)에 접하는 지지면(9)을 갖는다. 상기 지지면(9)의 측면은 시일링 비드(10, 11)로 마감된다. 시일링 비드(10, 11)는 시일(1)이 눌려질 때 밀봉력을 강화한다. 시일(1)의 하부(8)는 쐐기형 쇼울더로 형성된다. 시일(1)이 홈(4) 내에서 도시된 위치에 있을때, 밀봉 평면(13) 내에 놓이는 쇼울더의 기본면은 시일(1)의 외측 치수(AM)와 내측 치수(IM) 사이에 놓인 면(14)보다 작고, 상기 면(14)은 쇼울더의 기본면 위로 돌출되는 부분에 의해 조립면으로 사용될 수 있다. 하부(8)의 면(17)은 완만한 아치형으로 형성되어 하우징(5)의 밀봉면(15)에 밀착된다. 도 1의 예에서는 보강 패딩(2)이 대략 시일(1)의 가운데에 배치되고, 그로 인해 시일(1)이 삽입되어 아직 눌리지 않은 상태에서는 상기 보강 패딩(2)이 시일 평면(13) 내에 놓이게 된다. 이러한 시일은 실험에서 양호한 결과를 나타낸다.The seal 1 shown in cross section in FIG. 1 has a vulcanized reinforcement padding 2 of plastic. Plastics are thermoplastic copolyamides reinforced with glass fibers. The groove 4 is provided in the sealing cover 3. The cavity volume formed by the groove 4 is greater than the volume taken by the pressed seal. In other words, the seal 1 can be completely pushed into the groove 4 by the housing 5. For this purpose the seal 1 has, as can be seen in the figure, the basic dimensions of the seal being much smaller than the groove 4. There is a cavity between the seal 1 and the groove walls 6, 18, 19 with respect to the groove bottom 6 and the side walls 18, 19 of the groove 4. A knob 12 is provided on the side of the seal 1 to secure the seal 1 securely disposed in the groove 4 during assembly, the seal 1 and the side groove being provided by the knob. Friction engagement between the walls 18, 19 is achieved. The seal 1 is formed in two parts, namely an upper part 7 and a lower part 8 integrally connected with the upper part. The upper part 7 and the lower part 8 are manufactured by injection molding and are integral parts surrounding the reinforcement padding 2. If the seal 1 has not yet been pressed, the lower part 8 protrudes out of the groove 4, while the upper part 7 is already completely in the groove. In order to allow the seal 1 to be inserted more easily into the groove 4 and to form the cavity required to push the seal 1 into the groove 4, a portion of the upper portion 7 is designed in the shape of a wedge. The upper part 7 also has a support surface 9 which is pressed into the groove and abuts the groove bottom 6. The sides of the support surface 9 are finished with sealing beads 10, 11. The sealing beads 10, 11 reinforce the sealing force when the seal 1 is pressed. The lower part 8 of the seal 1 is formed as a wedge shoulder. When the seal 1 is in the position shown in the groove 4, the base face of the shoulder lying in the sealing plane 13 is the face lying between the outer dimension AM and the inner dimension IM of the seal 1. Smaller than 14), the face 14 may be used as an assembly face by a portion protruding above the base face of the shoulder. The surface 17 of the lower part 8 is formed in a smooth arcuate shape and is in close contact with the sealing surface 15 of the housing 5. In the example of FIG. 1, the reinforcement padding 2 is arranged approximately in the center of the seal 1, so that the reinforcement padding 2 lies in the seal plane 13 in the state where the seal 1 is inserted and not yet pressed. do. This seal shows good results in the experiment.
물론 도 2에 도시된 것처럼, 보강 패딩(2)이 완전히 시일(1)의 상부(7) 내에 놓이는 경우에 더 나은 결과가 얻어진다. 도 2에 도시된 바와 같이 보강 패딩(2)이 상부(7)의 지지면(9)에 거의 근접하게 배치되면 매우 좋은 결과를 얻을 수 있다. 결과적으로 보강 패딩(2)으로부터 상부(7)의 지지면(9)까지의 거리가 보강 패딩(2)으로부터 시일의 하부(8)와 상부(7) 사이의 면(14)까지의 거리보다 짧은 것이 유리하다. 시일(1) 상부(7)의 내부면과 외부면 위에는 상기 시일(1)을 홈(4) 내에 마찰 결합 방식으로 고정시키는 고정 리브들(12)이 제공된다.Of course, as shown in FIG. 2, better results are obtained when the reinforcement padding 2 lies completely within the top 7 of the seal 1. Very good results can be obtained if the reinforcement padding 2 is arranged in close proximity to the support surface 9 of the upper portion 7 as shown in FIG. 2. As a result, the distance from the reinforcement padding 2 to the support surface 9 of the upper portion 7 is shorter than the distance from the reinforcement padding 2 to the surface 14 between the lower portion 8 and the upper portion 7 of the seal. It is advantageous. Fixing ribs 12 are provided on the inner and outer surfaces of the upper part of the seal 1 to frictionally fix the seal 1 in the groove 4.
고정 리브(12)는 시일(1)의 형태에 상응하게 시일(1)의 둘레에 분할 배치된다. 도 2에 따른 실시예는 매우 양호한 고정 및 밀봉 효과를 보여준다. 시일(1) 내에서 위쪽으로 변위된 보강 패딩(2)을 제외하고는, 도 2의 시일(1)이 도 1의 시일(1)과 일치하기 때문에, 세부적인 사항은 도 1의 도면부호를 참고하도록 한다.The fixed rib 12 is dividedly arranged around the seal 1 in correspondence with the shape of the seal 1. The embodiment according to FIG. 2 shows very good fixing and sealing effects. Except for the reinforcement padding 2 displaced upwards within the seal 1, the seal 1 of FIG. 2 coincides with the seal 1 of FIG. 1, the details of which are referred to in FIG. 1. Please note.
본 발명을 통해 저렴한 비용으로 제조될 수 있고 조립시 다루기가 쉬우며, 온도 하중에 견딜 수 있고, 확실한 밀봉 효과를 가진 시일이 제공될 수 있다.The present invention can provide a seal that can be manufactured at low cost, is easy to handle in assembly, can withstand temperature loads, and has a secure sealing effect.
도 1은 홈, 삽입된 시일 및 상기 시일 위에 놓인 하우징부를 포함하는 커버부의 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view of a cover portion including a groove, an inserted seal and a housing portion overlying the seal.
도 2는 시일 상부에 보강 패딩을 구비한 시일의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a seal with reinforcement padding on top of the seal.
*도면의 주요 부호 설명** Description of the major symbols in the drawings *
1: 시일 2: 보강 패딩1: seal 2: reinforcement padding
3: 하우징 4: 홈3: housing 4: groove
5: 밀봉 커버 6: 홈 바닥5: sealing cover 6: groove bottom
7: 시일 상부 8: 시일 하부7: upper seal 8: lower seal
9: 지지면 10, 11: 시일링 비드9: support surface 10, 11: sealing bead
12: 노브(knob) 13: 밀봉 평면12: knob 13: sealing plane
14: 조립면 15: 밀봉면14: assembly surface 15: sealing surface
17: 시일 하부(8)의 단부면 18, 19: 홈 측벽17: end face 18 of seal lower part 8, 19: groove side wall
20: 보강 패딩(2)과 시일 상부(7)의 지지면(9) 사이의 간격20: spacing between the reinforcement padding 2 and the support surface 9 of the seal top 7
21: 보강 패딩(2)과 조립면(14) 사이의 간격 21: spacing between reinforcement padding (2) and assembly surface (14)
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