KR20070084163A

KR20070084163A - 실링 장치

Info

Publication number: KR20070084163A
Application number: KR1020077010658A
Authority: KR
Inventors: 페터 니블링; 에른스트 마수르; 옌스 하임
Original assignee: 쉐플러 카게
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2007-08-24
Also published as: US7926815B2; ATE492758T1; DE102004049550A1; WO2006039898A1; DE102004049550B4; EP1800030B1; EP1800030A1; DE502005010724D1; US20080036156A1

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 실(seal)(2, 17) 및 하나의 스피닝 링(spinning ring)(3, 21)을 구비한 실링 장치(1, 16)에 관한 것으로서, 스피닝 링(3, 21)은 제1 중공 원통형 부분, 제1 중공 원통형 부분(4, 23)에서 제1 중공 원통형 부분(4, 23)에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분(5, 28) 및 제1 부분(4, 23)에 대해 꺽인 판 형태의 링 부분(8, 27)을 포함하며, 제1 부분(4, 23) 및 제2 부분(8, 27)은 서로 일체형으로 스피닝 링에 형성되며 제1 부분(4, 23)에는 실(2, 17)의 적어도 하나의 탄성 실링 립(sealing lip)(10, 19)이 접한다.

Description

실링 장치{SEALING ARRANGEMENT}

본 발명은 적어도 하나의 실 및 하나의 스피닝 링을 구비한 실링 장치에 관한 것으로서, 스피닝 링은 제1 중공 원통형 부분, 제1 중공 원통형 부분에서 제1 중공 원통형 부분에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분 및 제1 부분에 대해 꺽인 판 형태의 링 부분을 포함하며, 제1 부분 및 제2 부분은 서로 일체형으로 결합되며 제1 부분에는 실의 적어도 하나의 탄성 실링 립이 접한다.

이러한 유형의 실링 장치는 독일 특허 DE 101 63 068 A1에 설명되어 있다. 실의 부착 시, 즉 실링 립을 제1 부분으로 밀어 넣을 때 실링 립이 센터링의 부재로 인해 자주 반대 방향으로 뒤집힌다. 이로 인해 실의 밀봉 기능이 부분적으로 저하되거나 또는 부정적으로 약화된다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 단점을 극복한 실링 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 대상에 대한 특징 부분에 따라서 제1 부분과 제2 부분 사이에서 방사상 방향으로 환형 틈새를 형성함으로써 달성된다. 따라서 제1 중공 원통형 부분 및 제2 중공 원통형 부분은 관련된 종래 기술에서와는 달리 더 이상 이중 적층부를 형성하지 않고 방사상 방향으로 서로 이격된다. 주로 중공 원통형의 형태를 갖는 환형 틈새는, 제2 중공 원통형 부분과 제1 중공 원통형 부분 사이에서 중공 원뿔대 형태의 비교적 큰 결합부의 형성을 가능하게 한다.

실제 사용에서 결합부는 센터링 부분으로서 기능하는데, 이 센터링 부분에서는 초기 응력을 가지면서 오로지 제1 부분에만 안착되는 실링 립이 우선 센터링되고 서서히 지속적으로 그 최종 위치에까지 탄성으로 확장된다. 중공 원추형으로 실시된 결합부의 측벽은 바람직하게도 각도 5°> α< 30°로 경사지게 형성된다. 바람직하게도 결합부에서 제2 부분으로의 전이부는 외측으로 라운딩되어 있어, 우선 결합부에서 실링 립의 삽입이 용이하게 된다. 예를 들어 전이부는 스피닝 링의 방사상 최소 벽 두께의 적어도 두 배에 해당하는 반경으로 라운딩된다.

제2 부분은 정지된 또는 회전하는 기계 부품에서 스피닝 링의 시트용으로 제공된다. 이러한 유형의 기계 부품은 예를 들어 샤프트 또는 샤프트에 안착된 롤러 베어링 내측 링이다. 기계 부재에서 제2 부분의 억지끼워맞춤은 바람직하게도 0.05 내지 0.6 mm의 오버랩으로 고정된다.

바람직하게도 스피닝 링은 금속 판 재질이며 예를 들어 성형을 통해 제조된다.

또한 본 발명의 실시 형태에서 스피닝 링은 교차적으로 극화된 자성 인코더의 서포트이기도 하다. 인코더는 예를 들어 자화성 입자가 포함된 엘라스토머 재질로 형성된다. 일반적으로 에어 갭인 환형 틈새는 축방향의 일측면에서 결합부를 통해 한정되며 축방향의 다른 방향으로 자유 단부에 연결된다. 스피닝 링에 인코더가 고정되는 경우에는 환형 틈새가 완전히 또는 부분적으로 엘라스토머로 채워질 수 있다.

바람직하게도 실은 보강되며 일반적으로 두 개의 실링 립을 포함한다. 실링 립 중 하나는 방사상 방향에서 초기 응력을 가지면서 제1 부분에 접한다. 방사상 실링 립의 내경부와 제1 부분의 외경부 사이의 중첩 길이는 바람직하게도 0.05 내지 0.6 mm이다. 바람직하게도, 기능에 중요한 중첩부는 방사상 방향에서 환형 틈새를 통해 제1 부분에서부터 제2 부분이 분리됨으로 인해 억지끼워맞춤에 따른 변형에 거의 아무런 영향을 받지 않는다. 바람직하게도 스피닝 링은 실링 면에서 표면 거칠기값 R_amax가 0.25 미만이다.

바람직하게도 앵글 링(angle ring)인 실의 서포트 링은 선택적으로 자화성 또는 비자화성 판으로 제조될 수 있다. 스피닝 링에서 자화된 인코더를 구비한 카세트 실은 대개 실과 선조립되며 상하로 적층된 상태로 해당 롤러 베어링에 제공된다. 예를 들어 강철과 같은 비자화성 금속 재료로 이루어진 서포트 링의 사용으로 인해 카세트 유닛이 인코더의 자성으로 인해 서로 부착되거나 또는 의도치 않게 분리되지 않으면서 조립 시 서로 쉽게 분리된다. 아래에서 본 발명은 실시예를 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 1은 카세트 실로서 선조립된 실링 장치를 실링 장치의 가장 긴 중앙축에 대한 종단면도로 도시한 도면이다.

도 2는 실링 장치의 다른 실시예를 포함하는 롤러 베어링을 롤러 베어링의 회전축에 대한 부분 종단면도로서 도시한 도면이다.

도 1은 적어도 하나의 실(2) 및 스피닝 링(3)을 구비한 카세트 실(cassette seal) 형태의 실링 장치(1)를 나타낸다. 스피닝 링(3)은 제1 중공 원통형 부분(4)을 포함하며 제1 부분(4)에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분(5)을 둘레에서 감싼다. 부분(4, 5)은 환형 틈새(ring gap)(6)를 통해 서로 이격되며 결합부(7)를 통해 서로 일체형으로 결합된다. 또한 스피닝 링(3)은 제1 부분(4)에서 직각으로 꺽인 판 형태의 링 부분(8)을 포함한다.

실(2)은 링 레그(ring leg)(29, 30)를 구비한 서포트 링(support ring)(9)(판)으로 형성된다. 링 레그(29)는 롤러 베어링(12)의 내부를 향하며 링 레그(30)의 자유 단부는 롤링 부재(15)의 방향으로 약간 꺽여 있다. 탄성 재료가 두 개의 실링 립(10, 11)을 형성한다. 제1 실링 립(10)은 축방향에서 링 부분(8)에 대해 초기 응력을 갖는다. 제2 실링 립(11)은 방사상 방향에서 초기 응력을 가지면서 제1 부분(4)에 접한다. 중공 제2 부분(5)은 중공 원뿔대 형태의 결합부(7) 및 이로써 일체형으로 제1 부분(4)으로 연결되도록 휘어져 있다. 거의 중공 원통형으로 형성된 환형 틈새(6)의 최소 방사상 치수(R)는 부분(4, 5) 중 하나의 최대 방사상 측벽 두께(S)와 적어도 동일하다. 결합부(7)는 제2 부분(5)에 대해 약 25°의 각도로 경사진 경사면(33)을 포함한다.

실링 장치(1)는 롤러 베어링(12)에서 내측 링(14)과 외측 링(32) 사이에 배 치된다. 실(2)의 서포트 링(9)은 링 레그(29)의 억지끼워맞춤을 통해 외측 링(32)에 고정된다. 스피닝 링(3)은 제2 부분(5)의 억지끼워맞춤을 통해 내측 링(14)에 안착된다.

도 2는 적어도 하나의 외측 링(13), 내측 링(14) 및 적어도 2열의 롤링 부재(15)를 구비한 롤러 베어링(18)(휠 베어링 형태)에 있는 카세트 실 형태의 실링 장치를 나타낸다. 실링 장치(16)는 방사상 방향에서 내측 링(14)과 외측 링(15) 사이에 있는 롤러 베어링(18)의 내부를 외부에 대해 밀봉한다. 실링 장치(16)는 스피닝 링(21), 인코더(22) 및 실링 립(19, 20)을 구비한 실(17)을 포함한다. 스피닝 링(21)은 제2 부분(28)을 통해 내측 링(14)에 안착된다. 인코더(22)는 스피닝 링(21)에서 실링 장치(16)의 실(17) 및 롤링 부재(15)의 축방향 대응 측면(25)에서 경화되며(vulcanised) 자화성 입자(magnetizable paricle)가 첨가되고 인코더(22)의 둘레 방향에서 자성으로 극화된다(polarization). 환형 틈새(24)는 인코더(22)의 탄성 재료와 적어도 부분적으로마나 충전된다.

실(17)은 비강자성(non ferromagnetic) 재료의 서포트 링(26)을 포함한다. 서포트 링(26)은 레그(30)를 통해 스피닝 링(21)의 둘레를 감싸며, 서포트 링(26)의 레그(30)와 링 부분(27) 사이에서 방사상 방향으로 틈새(31)가 갭 실(gap seal)로서 형성된다. 실(17)은 레그(30)의 억지끼워맞춤을 통해 외측 링(13)에 고정된다. 방사상 실링 립(19)은 제1 부분(23)에 대해 밀봉한다. 다른 실 립(20)은 축방향에서 링 부분(27)에 대해 초기 응력을 갖는다.

도 3은 도 2에 따른 실링 장치(16)에 비해 변형된, 카세트 실 형태의 실링 장치(43)를 구비한 롤러 베어링(18)을 나타낸다. 이 경우에서 실(17)은 실링 립(19, 20)을 통해 스피닝 링(34)에 접한다. 실링 장치(43)의 스피닝 링(34)에서 롤링 부재(15)의 축방향 대응측에 인코더(41)가 접착된다.

도 4에 따른 실링 장치(44)의 구성 요소이기도 한 스피닝 링(34)은 제1 중공 원통형 부분(35), 제1 부분(35)에서 제1 부분(35)에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분(36) 및 제1 부분(35)에서 꺽인 판 형태의 링 부분(37)을 포함한다. 제1 부분(35) 및 제2 부분(36)은 방사상 둘레 측에서 스피닝 링(34) 판의 적층을 위해 서로 겹쳐지며 축방향에서 링 부분(37)에서부터 멀어지는 적층부의 단부(38)에서 일체형으로 전환된다.

도 3 및 도 4의 도시에 따른 스피닝 링(34)은 냉간 성형된 사면(39)을 포함한다. 사면(39)의 컨투어는 방사상 외측을 향하는 제1 부분(35)의 원통형 외측면(40)에서부터 형성되며 단부(38) 방향으로 낮아지도록 경사지게 형성된다. 사면(39)의 외측면은 원뿔대의 외측면을 반영한다. 사면(39)은 단부(38)에서 라운딩된 모서리(49)로 전환된다.

도 4는, 실(45)이 탄성 실링 립(47, 48)의 엘라스토머 재질로 이루어진 환형 팽윤부(46)를 통해 외측 링(50)의 환형 홈(49)에 안착된다. 이러한 유형의 장치는 이점을 갖는데, 그 이유는 환형 홈(49) 형태의 환형 홈은 레그(29, 30)과 같은 카세트 실의 레그를 위한 억지끼맞춤 시트를 연삭하는 것보다 더 저가의 비용으로 외측 링에 삽입할 수 있기 때문이다. 실(45) 및 스피닝 링(34)은 하나의 유닛으로 선조립된 카세트 실로서 함께 롤러 베어링(12, 18)에 삽입되는 실링 장치(1, 16, 43) 와는 달리 개별 부품으로서 조립된다. 이때 우선 실(45)이 외측 링(50)에 삽입되고 그 다음 스피닝 링(34)이 내측 링(14)에 압입된다. 일반적으로 종래 기술에 따른 오일 슬링어(oil slinger)에서 실 립의 난해한 센터링(centering)으로 인해 조립이 매우 어렵다. 따라서 이 경우에서 본 발명에 따른 사면(39)은 매우 중요한 의미를 갖는데, 그 이유는 이 사면을 통해 실 립(47)의 의도치 않은 뒤집힘 없이 정확한 센터링이 보장되기 때문이다.

본 발명은 실링 장치에 이용될 수 있다.

- 도면 부호의 설명 -

1 실링 장치

2 실

3 스피닝 링

4 제1 부분

5 제2 부분

6 환형 틈새

7 결합부

8 링 부분

9 서포트 링

10 실링 립

11 실링 립

12 롤러 베어링

13 외측 링

14 내측 링

15 롤링 부재

16 실링 장치

17 실

18 롤러 베어링

19 실링 립

20 실링 립

21 스피닝 링

22 인코더

23 제1 부분

24 환형 틈새

25 측면

26 서포트 링

27 링 부분

28 제2 부분

29 링 레그

30 링 레그

31 틈새

32 외측 링

33 경사면

34 스피닝 링

35 제1 부분

36 제2 부분

37 링 부분

38 단부

39 사면

40 외측면

41 인코더

42 롤러 베어링

43 실링 장치

44 실링 장치

45 실

46 환형 팽윤부

47 실링 립

48 실링 립

49 모서리

50 외측 링

Claims

적어도 하나의 실(2, 17) 및 하나의 스피닝 링(3, 21)을 구비한 실링 장치(1, 16)로서,

스피닝 링(3, 21)이 제1 중공 원통형 부분, 제1 부분(4, 23)에서 제1 부분(4, 23)에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분(5, 28) 및 제1 부분(4, 23)에 대해 꺽인 판 형태의 링 부분(8, 27)을 포함하며, 제1 부분(4, 23) 및 제2 부분(8, 27)이 서로 일체형으로 스피닝 링에 형성되며 제1 부분(4, 23)에는 실(2, 17)의 적어도 하나의 탄성 실링 립(10, 19)이 접하는 실링 장치에 있어서,

제1 부분(4, 23)과 제2 부분(8, 27) 사이에서 방사상 방향으로 환형 틈새(6, 24)가 형성되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제1항에 있어서, 환형 틈새(6, 24)의 최소 방사상 치수가 부분(4, 8, 23, 27) 중 하나의 최대 방사상 측벽 두께와 적어도 동일한 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제1항에 있어서, 제1 부분(4, 23)이 중공 원뿔대 형태의 결합부(7)에서 제2 부분(8, 27)으로 연결되며, 결합부(7)가 축 방향에서 링 부분(8, 27)로부터 이격되게 제1 부분(4, 23)에 연결되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제3항에 있어서, 결합부(7)에서 제2 부분(8, 27)로의 전이부가 외측에서 라운딩되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제1항에 있어서, 제2 부분(8, 27)이 회전하는 기계 부품에 배치되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제1항에 있어서, 제2 부분(8, 27)이 롤러 베어링(12)의 내측 링(14)에 배치되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제1항에 있어서, 스피닝 링(3, 21)이 금속 판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
롤러 베어링(12)에 있는 제1항에 따른 실링 장치에 있어서, 링 부분(8, 27)에서 실(2, 17)의 대응측에 교차적으로 극화된 자성 인코더(22)가 둘레측으로 고정되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
롤러 베어링(12)에 있는 제1항에 따른 실링 장치에 있어서, 실(2, 17)이 롤러 베어링(12)의 외측 링(13)에 배치되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
롤러 베어링(12)에 있는 제1항에 따른 실링 장치에 있어서, 실(2, 17)이 서 포트 링(9, 26)에 고정되는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제10항에 있어서, 서포트 링(9, 26)이 서로 각을 이루은 두 개의 링 레그(29, 30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실링 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 서포트 링(9, 26)이 비강자성 금속인 것을 특징으로 하는 실링 장치.
스피닝 링(34)이 제1 중공 원통형 부분(35), 제1 중공 원통형 부분(35)에서 제1 중공 원통형 부분(35)에 대해 동심성으로 배치된 제2 중공 원통형 부분(36) 및 제1 부분(35)에 대해 꺽인 판 형태의 링 부분(37)을 포함하며, 제1 부분(35) 및 제2 부분(36)이 방사상 둘레 측에서 스피닝 링(34) 판의 적층을 위해 서로 겹쳐지며 축방향에서 링 부분(37)에서부터 멀어지는 적층부의 단부(38)에서 일체형으로 전환되고, 실(45)의 적어도 하나의 탄성 실링 립(47)이 제1 부분(35)에 접하는 스피닝 링(34)에 있어서,

스피닝 링(34)이 냉간 형성된 사면(39)을 포함하며, 사면(39)의 컨투어가 방사상 외측을 향하는 제1 부분(35)의 원통형 외측면(40)에서부터 형성되며 단부(38) 방향으로 낮아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스피닝 링(34).
제13항에 있어서, 사면(39)이 외측에서 원뿔대의 외측면(40)에 의해 한정되 는 것을 특징으로 하는 실링 장치.