KR20050071370A - Static seal between a bearing ring and a shaft - Google Patents

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KR20050071370A
KR20050071370A KR1020047018080A KR20047018080A KR20050071370A KR 20050071370 A KR20050071370 A KR 20050071370A KR 1020047018080 A KR1020047018080 A KR 1020047018080A KR 20047018080 A KR20047018080 A KR 20047018080A KR 20050071370 A KR20050071370 A KR 20050071370A
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데이빗 마크 윌리암슨
그레이엄 스투르만
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트렐리보그 실링 솔루션즈 유케이 리미티드
더 팀켄 컴퍼니
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Abstract

A seal is provided that has a resilient projection extending from an annular sealing member that is arranged to be a snap-fit within an annular recess formed within a bearing. The resilient lip is elastically deformed when inserted into the annular recess and is thus retained therein. The bearing has a retention lip adjacent to the recess against which the resilient lip of the seal abuts when the seal is tried to be removed, thus increasing the force required for removal.

Description

베어링 링과 샤프트 사이의 정적 시일{STATIC SEAL BETWEEN A BEARING RING AND A SHAFT}STATIC SEAL BETWEEN A BEARING RING AND A SHAFT}

본 발명은 베어링과 이러한 베어링이 장착되는, 차륜 액슬 샤프트(axle shaft)와 같은, 샤프트와의 사이를 밀봉하는 시일에 관한 것이다. The present invention relates to a seal that seals between a bearing and a shaft, such as a wheel axle shaft, on which the bearing is mounted.

중형(重型) 트럭용 차륜단 구조(wheel-end arrangement)에서는, 차륜이 액슬 샤프트에 장착되는 롤러 베어링 조립체를 매개로 하여 그 액슬 샤프트에 장착된다. 그 롤러 베어링 조립체는 내측 베어링 레이스와 외측 베어링 레이스로 구성되는데, 이들 베어링 레이스는 롤러들이 가동하는 이들 베어링 레이스의 내측 원추형 면 때문에 베어링 콘(bearing cones)으로 알려져 있다. 내측 베어링 콘은 액슬 샤프트의 소직경 단부 위에 끼워 맞춰지며, 그 내측 베어링 콘의 이면(裏面)이 액슬 샤프트상의 환형 턱부에 맞물린다. 그 이면과 베어링 콘 사이에는 시일이 마련되어, 베어링 조립체 내측에서 액슬 샤프트와 내측 베어링 콘 사이의 작은 반경 방향 틈새 내에 존재하는 액슬 윤활유의 누설을 방지하는데, 그 베어링 조립체의 내측에서는 윤활유가 브레이크 시스템 구성 요소와 같은 다른 차량 시스템의 구성 요소들을 오염시킬 수 있다. 상기 시일의 또 다른 목적은 반대 방향에서 오염물, 특히 물이 도입하는 것을 방지하는 것이다. 그러한 물은 액슬 윤활유를 오염시킬 뿐만 아니라 액슬 샤프트와 베어링 콘 사이의 간섭부에 부식을 발생시켜 일상적인 수리 절차를 위하여 허브 조립체를 제거하는 것에 대하여 간섭을 초래한다.In a wheel-end arrangement for a heavy truck, the wheel is mounted to the axle shaft via a roller bearing assembly mounted to the axle shaft. The roller bearing assembly consists of an inner bearing race and an outer bearing race, which are known as bearing cones because of the inner conical side of these bearing races on which the rollers move. The inner bearing cone is fitted over the small diameter end of the axle shaft, and the rear face of the inner bearing cone engages the annular jaw on the axle shaft. A seal is provided between the rear face and the bearing cone to prevent leakage of the axle lubricant present in the small radial clearance between the axle shaft and the inner bearing cone inside the bearing assembly, where the lubricant is a brake system component. May contaminate components of other vehicle systems such as Another purpose of the seal is to prevent the introduction of contaminants, in particular water, in the opposite direction. Such water not only contaminates the axle lubricating oil but also corrodes the interference between the axle shaft and the bearing cone, causing interference in removing the hub assembly for routine repair procedures.

전형적으로, 그러한 용례의 베어링 콘 이면에 마련되는 밀봉 장치는 베어링 코어의 이면과 보어(bore)의 합류부에서 반경 방향 프로파일로 기계 가공된 홈 내에, 또는 액슬 샤프트의 지지 견부면이나 베어링 콘 이면에 기계 가공된 환형 홈 내에 배치되는 표준 O-링 밀봉 요소로 이루어진다. 후자의 형태의 밀봉 장치의 예가 일본 특허 출원 평11-321213호에 기재되어 있다.Typically, the sealing device provided on the backside of the bearing cone in such applications is in a groove machined in a radial profile at the confluence of the backside of the bearing core and the bore, or on the backing bearing side of the axle shaft or on the backside of the bearing cone. It consists of a standard O-ring sealing element disposed in a machined annular groove. An example of the latter type sealing device is described in Japanese Patent Application No. Hei 11-321213.

O-링을 기초로 한 어떤 해결책으로도 발생하는 문제는 베어링 조립체의 밀봉 장치를 고정적으로 설치하고자 하는 경우에 발생하는 실질적인 어려움이다. 비록 가능하기는 하지만, 샤프트와 베어링 장치의 조립중에 밀봉 장치가 정확한 위치에 설치되고 유지되도록 보장하는 데 사용되는 절차들은 노동 집약적인 경향이 있고 베어링 조립체의 제조 비용을 불균형적으로 상승시킨다.The problem that arises with any solution based on O-rings is the substantial difficulty that arises when it is desired to fix the sealing device of the bearing assembly. Although possible, the procedures used to ensure that the sealing device is installed and maintained in the correct position during assembly of the shaft and bearing device tend to be labor intensive and disproportionately increase the manufacturing cost of the bearing assembly.

그러므로, 베어링과 조합하여, 공지의 구조에 의해서 다른 방식으로 제공되는 것보다는 밀봉 장치의 고정적인 설치를 더 유리하게 달성하는 시일을 마련할 필요가 있다. Therefore, in combination with the bearing, there is a need to provide a seal that more advantageously achieves a fixed installation of the sealing device than is otherwise provided by known structures.

도 1은 본 발명에 따른 시일의 사시도이고, 1 is a perspective view of a seal according to the invention,

도 2는 본 발명에 따른 베어링 콘과 함께 사용되는 도 1의 시일을 개략적으로 도시한 도면이며,FIG. 2 is a schematic illustration of the seal of FIG. 1 used with a bearing cone according to the invention, FIG.

도 3은 본 발명에 따른 시일의 변형예를 보여주는 도면이다. 3 shows a variant of the seal according to the invention.

본 발명에 따르면, 베어링과 시일의 조합으로서, 베어링은 내부에는 환형 리세스를, 이 환형 리세스 외주에는 유지부를 갖는 본체를 구비하고, 시일은 상기 환형 리세스 내에 수용되도록 배열되는 환형 밀봉 부재를 구비하며, 그 환형 밀봉 부재는 상기 유지부와 협동하여 상기 시일을 환형 리세스 내에 유지시키도록 배열된 탄성 돌출부와, 외주면으로부터 상기 돌출부가 돌출하는 환형 본체부를 구비하며, 상기 환형 본체부는 또한 제1 견부와 제2 견부를 구비하여, 적어도 하나의 견부가 상기 시일과 접촉하는 표면을 갖는 시일을 제공하도록 배열되어 있는 것인 시일과 베어링의 조합이 제공된다.According to the invention, as a combination of a bearing and a seal, the bearing has a main body having an annular recess therein and a retaining portion on the outer periphery of the annular recess, and the seal has an annular sealing member arranged to be received in the annular recess. Wherein the annular sealing member has an elastic protrusion arranged to cooperate with the holding portion to hold the seal in the annular recess, and an annular body portion protruding from the outer circumferential surface, the annular body portion further comprising: A seal and bearing combination is provided having a shoulder and a second shoulder, wherein at least one shoulder is arranged to provide a seal having a surface in contact with the seal.

바람직하게는, 탄성 돌출부는 상기 환형 리세스 내에 상기 시일의 스냅 체결부를 제공한다.Preferably, the elastic projection provides a snap fastening of the seal in the annular recess.

견부는 시일이 압축된 경우에 베어링과 샤프트 사이에 양호한 밀봉부를 제공하게 되어 있는 것이 바람직하다.The shoulder is preferably adapted to provide a good seal between the bearing and the shaft when the seal is compressed.

추가로 또는 선택적으로, 시일은 내부 보강 보재를 구비한다. 그 내부 보강 부재는 금속 링일 수도 있다.Additionally or alternatively, the seal has an internal reinforcement support. The internal reinforcing member may be a metal ring.

시일은 상기 돌출부를 통과하는 반경 방향 평면에 관하여 대칭인 것이 바람직하다.The seal is preferably symmetric with respect to the radial plane passing through the protrusion.

상기 시일은 성형 고무로 제조되는 것이 바람직하다.The seal is preferably made of molded rubber.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 사용시 베어링의 일부와 협동하여 상기 베어링 내에 시일을 유지시키도록 배열된 탄성 돌출부가 있는 환형 밀봉 부재를 구비하고, 그 밀봉 부재는 상기 탄성 돌출부가 돌출하는 외주면을 구비하며, 그 환형 본체부는 또한 제1 환형 견부 및 제2 환형 견부를 구비하여, 적어도 하나의 환형 견부가 상기 시일과 접촉하는 표면을 갖는 밀봉부를 제공하도록 배열되어 있는 것인 베어링용 시일이 제공된다.According to a second aspect of the invention there is provided an annular sealing member having an elastic protrusion arranged to cooperate with a portion of a bearing in use to hold a seal in the bearing, the sealing member having an outer circumferential surface through which the elastic protrusion protrudes. And the annular body portion also has a first annular shoulder and a second annular shoulder, wherein at least one annular shoulder is arranged to provide a seal having a surface in contact with the seal.

상기 시일은 본 발명의 제1 양태에 따른 베어링과 시일의 조합에 있어서의 시일의 바람직한 특징부를 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said seal has one or more of the preferable features of the seal in the combination of the bearing and the seal which concerns on the 1st aspect of this invention.

본 발명의 실시예를 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.Embodiments of the present invention are described by way of example only with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 시일(1)은 내주면과 외주면을 갖는 환형 본체부(3)를 구비한다. 시일(1)의 외주면으로부터 탄성 립(5)이 돌출해 있다. 그 시일은, 비록 둘레에 고무가 성형되기에 적합한 어떤 강성 구조도 이용될 수 있지만, 바람직하기로는 금속인 내부 인써어트 둘레에 성형되는 고무로 형성되는 것이 바람직하다.The seal 1 shown in FIG. 1 has an annular body part 3 having an inner circumferential surface and an outer circumferential surface. The elastic lip 5 protrudes from the outer peripheral surface of the seal 1. The seal is preferably formed of rubber molded around an inner insert, which is preferably metal, although any rigid structure suitable for molding the rubber can be used.

시일(1)의 횡단면은 도 2에서 볼 수 있다. 환형 본체부(3)의 횡단면은 실질적으로 사다리꼴이다. 환형 본체부(3)는 사다리꼴 형상으로 인하여 내경부를 가로질러, 즉 샤프트에 가장 인접한 부분이 더 넓으며, 따라서 그 환형 본체부는 두 개의 넓은 견부(肩部)를 구비하는데, 그 견부 중 하나(6)가 베어링과 샤프트 사이의 밀봉부를 제공한다. 다른 견부도 또한 베어링에 대한 추가의 밀봉부를 형성할 수 있다. 본체부(3)의 더 얇은 외경부는 시일이 사용될 때 본체부(3)의 더 얇은 단면부가 시일상에 작용하는 압축력으로 인하여 환형 리세스(13) 내에 확실하게 배치되도록 배열된다. 또한, 도 2에는 환형 본체부(3) 내에 금속 인써어트(7)를 배치한 것이 도시되어 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 콘(9) 및 액슬 샤프트(11)에 사용되는 시일(1)을 보여주고 있다. 베어링 콘(9)은 이 베어링 콘(9)의 본체 및 베어링 콘의 유지 립(15)에 의하여 형성된 환형 리세스(13)를 구비한다. 베어링 콘(9)을 액슬 샤프트(11)에 조립하기 전에, 시일(1)이 베어링 콘의 환형 리세스(13)에 삽입된다. 시일(1)을 환형 리세스(13) 내에 배치하기 위하여, 시일(1)이 환형 리세스(13)에 삽입됨에 따라 탄성 립(5)이 베어링 콘의 유지 립(15)에 의하여 탄성적으로 변형된다. 탄성 립(5)은 환형 리세스(13) 내에 일단 배치되면, 그것의 본래의 형태로 복귀하려 하지만 베어링 콘 내의 리세스(13)의 더 작은 내경으로 인하여 그렇게 하는 것이 억제된다. 탄성 립(15)에 유도된 변형은 또한 베어링과의 또 다른 밀봉부를 형성할 수 있다. 그러므로, 시일은 베어링 콘(9) 내에 유지되어 샤프트와 베어링 장치의 보다 양호한 조립을 촉진한다. 베어링 콘(9)의 환형 리세스(13) 내에서의 시일(1)의 스냅 체결 특성은 베어링 콘과 샤프트 조립체의 조립을 더욱 촉진한다. 리세스(13)로부터 시일(1)을 제거하려고 하는 경우, 탄성 립(5)이 베어링 콘(9)의 유지 립(15)에 맞닿음으로써, 그것을 빼내는 데에는 그것을 삽입할 때 필요한 것 보다 더 큰 힘이 필요하다.The cross section of the seal 1 can be seen in FIG. 2. The cross section of the annular body part 3 is substantially trapezoidal. Because of the trapezoidal shape, the annular body part 3 is wider across the inner diameter, ie the part closest to the shaft, so that the annular body part has two wide shoulders, one of which is ( 6) provides a seal between the bearing and the shaft. Other shoulders may also form additional seals for the bearings. The thinner outer diameter of the body portion 3 is arranged such that the thinner cross-section of the body portion 3 is reliably disposed in the annular recess 13 due to the compressive force acting on the seal when the seal is used. 2 shows the arrangement of the metal insert 7 in the annular body part 3. 2 shows a seal 1 used for a bearing cone 9 and an axle shaft 11 according to an embodiment of the invention. The bearing cone 9 has an annular recess 13 formed by the main body of the bearing cone 9 and the retaining lips 15 of the bearing cone. Before assembling the bearing cone 9 to the axle shaft 11, the seal 1 is inserted into the annular recess 13 of the bearing cone. In order to place the seal 1 in the annular recess 13, as the seal 1 is inserted into the annular recess 13, the elastic lip 5 is elastically retained by the retaining lip 15 of the bearing cone. Is deformed. Once the elastic lip 5 is disposed in the annular recess 13, it tries to return to its original form but is prevented from doing so due to the smaller inner diameter of the recess 13 in the bearing cone. The deformation induced in the elastic lip 15 can also form another seal with the bearing. Therefore, the seal is retained in the bearing cone 9 to promote better assembly of the shaft and the bearing arrangement. The snap fastening characteristic of the seal 1 in the annular recess 13 of the bearing cone 9 further facilitates the assembly of the bearing cone and the shaft assembly. If the seal 1 is to be removed from the recess 13, the elastic lip 5 abuts against the retaining lip 15 of the bearing cone 9 so that it is larger than necessary when inserting it to remove it. I need strength.

시일(1)은 반경 방향 평면에 관하여 대칭인 것이 바람직하다. 이는 시일(1)이 어떤 가능한 방향에서도 밀봉 기능의 어떤 손실도 없이 환형 리세스(13) 내에 끼워 맞춰질 수 있게 보장한다.The seal 1 is preferably symmetric about the radial plane. This ensures that the seal 1 can fit in the annular recess 13 in any possible direction without any loss of sealing function.

도 3은 시일(1)의 변형 된 구조를 보여주고 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 시일에 대한 것과 유사한 방식으로, 시일(1)은 본체부(3a)와 이 본체부의 외주면으로부터 돌출하는 탄성 립(5a)을 구비한다. 본체부(3a) 속에는 원형의 내부 인써어트(7a)가 배치된다. 본체부(3a)의 횡단면은 거의 종형으로서, 볼록한 측면(8a', 8a")이 탄성 립(5a)으로부터 연장되고 약간 볼록한 저면(10a)이 두 개의 측면 사이에서 연장한다. 측면(8a')과 저면(10a) 사이의 교차부가 도 2에 도시된 사다리꼴 시일의 것과 유사한 방식으로 견부(6a)를 형성하며, 그 견부는 동일한 밀봉 기능을 제공한다. 또한, 다른 견부가 베어링에 대한 또 다른 밀봉부를 형성할 수도 있다. 시일의 다른 설계도 또한 적절할 것이라고 하는 것을 이해할 것이다. 3 shows a modified structure of the seal 1. In a manner similar to that for the seals shown in FIGS. 1 and 2, the seal 1 has a body portion 3a and an elastic lip 5a protruding from the outer circumferential surface of the body portion. In the main body portion 3a, a circular internal insert 7a is disposed. The cross section of the body portion 3a is almost vertical, with convex sides 8a ', 8a "extending from the elastic lip 5a and a slightly convex bottom 10a extending between the two sides. Side 8a' The intersection between the bottom face 10a forms the shoulder 6a in a manner similar to that of the trapezoidal seal shown in Fig. 2. The shoulder provides the same sealing function, and the other shoulder further seals against the bearing. It will be appreciated that other designs of seals would also be appropriate.

Claims (12)

베어링과 시일의 조합으로서, 상기 베어링은 내부에는 환형 리세스를, 그 환형 리세스의 외주부에는 유지부를 갖는 본체를 구비하고, 상기 시일은 상기 환형 리세스 내에 수용되도록 배열되는 환형 밀봉 부재를 구비하며, 상기 환형 밀봉 부재는 상기 유지부와 협동하여 상기 시일을 상기 환형 리세스 내에 유지시키도록 배열된 탄성 돌출부와, 상기 돌출부가 돌출하는 외주면을 가진 환형 본체부를 구비하며, 상기 환형 본체부는 또한 제1 견부와 제2 견부를 구비하고, 적어도 하나의 견부가 상기 시일과 접촉하는 표면을 갖는 밀봉부를 제공하도록 배열되어 있는 것인 시일과 베어링의 조합체.As a combination of a bearing and a seal, the bearing has a body having an annular recess therein and a retaining portion on an outer circumference of the annular recess, the seal having an annular sealing member arranged to be received in the annular recess; And the annular sealing member has an annular body portion having an elastic projection arranged to hold the seal in the annular recess in cooperation with the retaining portion, and an annular body portion having an outer circumferential surface on which the projection projects. The combination of seal and bearing having a shoulder and a second shoulder, wherein at least one shoulder is arranged to provide a seal having a surface in contact with the seal. 제1항에 있어서, 상기 탄성 돌출부가 상기 환형 리세스 내에 상기 시일의 스냅 체결부를 제공하는 것인 시일과 베어링의 조합체.The combination of seal and bearing according to claim 1, wherein the resilient protrusion provides a snap fastening of the seal in the annular recess. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시일은 상기 탄성 돌출부를 통과하는 반경 방향 평면에 관하여 대칭인 시일과 베어링의 조합체.3. The combination of seal and bearing according to claim 1 or 2, wherein the seal is symmetric about a radial plane passing through the resilient protrusion. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시일은 내부 보강 보재를 구비하는 것인 시일과 베어링의 조합체. The combination of seal and bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the seal has an internal reinforcement support. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시일은 성형 고무를 포함하는 것인 시일과 베어링의 조합체.The combination of seals and bearings according to any one of claims 1 to 4, wherein said seals comprise molded rubber. 사용시 베어링의 일부와 협동하여 상기 베어링 내에 시일(seal)을 유지시키도록 배열된 탄성 돌출부가 있는 환형 밀봉 부재를 구비하고, 그 밀봉 부재는 상기 탄성 돌출부가 돌출하는 외주면을 가진 환형 본체부를 구비하며, 그 환형 본체부는 또한 제1 견부 및 제2 견부를 구비하여, 적어도 하나의 견부가 상기 시일과 접촉하는 표면을 갖는 밀봉부를 제공하도록 배열되어 있는 것인 베어링용 시일.An annular sealing member having an elastic protrusion arranged to cooperate with a portion of the bearing in use to maintain a seal in the bearing, the sealing member having an annular body having an outer circumferential surface through which the elastic protrusion projects; The annular body portion further comprises a first shoulder and a second shoulder, wherein the seal for the bearing is arranged to provide a seal having a surface in contact with the seal. 제6항에 있어서, 상기 탄성 돌출부는 상기 베어링 내에 상기 시일의 스냅 체결부를 제공하는 것인 베어링용 시일.7. The seal of claim 6, wherein the resilient protrusion provides a snap fastening of the seal in the bearing. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 시일은 상기 탄성 돌출부를 통과하는 반경 방향 평면에 관하여 대칭인 것인 베어링용 시일.8. A bearing seal as claimed in claim 6 or 7, wherein the seal is symmetric about a radial plane passing through the resilient protrusion. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시일은 내부 보강 부재를 구비하는 것인 베어링용 시일.The bearing seal of claim 6, wherein the seal has an internal reinforcement member. 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시일은 성형 고무를 포함하는 것인 베어링용 시일.10. The bearing seal as claimed in any one of claims 6 to 9, wherein the seal comprises molded rubber. 실질적으로 첨부 도면을 참고로 명세서에 설명되거나 또는 첨부 도면에 도시된 바와 같은 시일과 베어링의 조합체.A combination of a seal and a bearing substantially as described in the specification or shown in the accompanying drawings with reference to the accompanying drawings. 실질적으로 첨부 도면을 참고로 명세서에 설명되고 첨부 도면에 도시된 바와 같은 시일.A seal as substantially described in the specification with reference to the accompanying drawings and shown in the accompanying drawings.
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