KR20080084987A - 립타입 시일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 밀봉대상 유체측에 면하여 개구된 오목부를 가지고, 상기 오목부의 내외주에 설치된 작동부재 및 고정부재에 슬라이딩 접촉하는 제 1 내주 시일립 및 제 1 외주 시일립과, 제 2 밀봉대상 유체측에 설치된 제 2 내주 시일립이 일체로 성형되어 있는 수지제 립타입 시일로서, 제 2 내주 시일립이 강제적으로 굴곡되어 있지 않을 뿐만 아니라, 크리프에 의한 체결여유의 저하를 보충할 수 있는 시일을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 제 2 내주 시일립(14)을 제 2 밀봉대상 유체측(B)을 향해 내주방향으로 사행하여 연장되는 내주측 선단부(15)가 축(2)에 슬라이딩 접촉하는 판형상의 립으로 하고, 외주측 선단부(16)를 하우징(3) 혹은 하우징(3)에 끼움결합되는 장착부재(5)에 형성된 테이퍼면(52)에 맞닿게 하여, 내주측 선단부(15)에 내주방향의 접촉면압이 작용하도록 하였다.

Description

립타입 시일{LIP TYPE SEAL}
본 발명은, 연료펌프의 왕복운동용 시일로서 가솔린 직접분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되며, 기타 유압·공압·수압기기 전반에 이용되는 립타입 시일에 관한 것이다.
가솔린 직접분사식 엔진은, 최근의 배기가스 규제나 연비개선 등을 목적으로 하여, 실린더내에 고압력의 연료를 직접 분사하여 연소시키는 것이며, 그 고압력의 연료를 직접 분사하기 위해 이용되는 연료분사펌프의 고성능화에 따라, 연료분사펌프에 이용되는 시일의 사용환경은 점점 더 엄격해지는 경향에 있다.
종래, 이러한 연료분사펌프에 이용되는 시일로서는, 제 1 밀봉대상 유체인 가솔린 등을 고압으로 한 것을 제 1 밀봉대상 유체측에서 시일하는 제 1 시일립과, 제 1 밀봉대상 유체측과는 축방향 반대측인 제 2 밀봉대상 유체측에 존재하는 냉각이나 윤활을 목적으로 한 오일을 시일하는 제 2 시일립을 일체로 구비한 고무형상 탄성체제 오일시일이 알려져 있다(하기 특허문헌 1 참조). 그러나, 재질이 고무형상 탄성체이므로, 제 1 밀봉대상 유체의 고압화에 의한 내압성 부족 및 조악 연료대응으로서의 내약품성이 떨어져, 시일기능을 충분히 만족하지 않는다는 우려가 있었다. 이 때문에 요즈음에는, 재질에 내압성, 내약품성이 우수한 PTFE 등의 수지 를 이용한 립타입 시일이 널리 이용되도록 되어 있다.
종래의 립타입 시일(101)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 밀봉대상 유체측(A)에 대면하여 개구된 대략 원통형상 오목부(102)를 가지고, 상기 원통형상 오목부(102)의 내외주에 설치된 축 및 하우징에 슬라이딩 접촉하는 제 1 내주 시일립(103) 및 제 1 외주 시일립(104)과, 제 2 밀봉대상 유체측(B)에서 축에 대면하여 개구된 대략 쐐기형상 오목부(105)를 가지고, 쐐기형상 오목부(105)의 제 2 밀봉 대상 유체측(B)에 설치된 판형상의 제 2 내주 시일립(106)을 구비한 수지에 의해 일체로 성형되어 있는 시일 본체(107)와, 원통형상 오목부(102)에 내장되어 있는 탄성체(111)를 구비하고 있다. 상기 제 2 내주 시일립(106)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 내주측으로 축(108)을 제 1 밀봉대상 유체측(A)으로부터 제 2 밀봉대상 유체측(B; 굵은 화살표 X방향)에 삽입통과시켰을 때, 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 쐐기형상 오목부(105)의 선단(M)점을 지지점으로 하여 화살표 Y방향으로 크게 굴곡변형되고, 원상회복하고자 하는 반력에 의해 체결여유가 확보되어 있다. 그러나, 시일 본체(107)는 수지로 성형되어 있기 때문에, 제 2 내주 시일립(106)은, 크리프(creep)에 의한 체결여유의 저하로 인해 시일성이 저하되는 결함이 있었다. 또한, 제 2 내주 시일립(106)은, M점을 지지점으로 굴곡변형되어 그 반력에 의해 시일되어 있으므로 M점에 응력이 집중하여 내구성이 저하될 우려가 있었다. 더욱이, 제 2 내주 시일립(106)이 크게 굴곡변형되어 있기 때문에 환형 틈새에 대한 장착시에 시일 본체(107)의 정착성이 안정적이지 않고, 시일 본체(107)에 외주 칼라부(109)를 형성할 필요가 있어 제조 비용이 높아진다는 결함도 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H8(1996)-68370호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 제 1 밀봉대상 유체측에 대면하여 개구된 대략 원통형상의 오목부를 가지고, 상기 오목부의 내외주에 설치된 작동부재 및 고정부재에 슬라이딩 접촉하는 제 1 내주 시일립 및 제 1 외주 시일립과, 제 2 밀봉대상 유체측에 설치된 제 2 내주 시일립이 일체로 성형되어 있는 수지제 립타입 시일로서, 제 2 내주 시일립이 강제적으로 굴곡변형되지 않을 뿐만 아니라, 제 2 내주 시일립의 크리프에 의한 체결여유의 저하를 보충할 수 있으며, 이에 따라 시일성의 저하를 방지할 수 있는 립타입 시일을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 청구범위 제 1 항에 따른 립타입 시일은, 작동부재와 고정부재간의 환형 틈새에 설치되어, 제 1 밀봉대상 유체측에 대면하여 개구된 대략 원통형상의 오목부를 가지고, 상기 원통형상 오목부의 내외주에 설치된 상기 작동부재 및 고정부재에 슬라이딩 접촉하는 제 1 내주 시일립 및 제 1 외주 시일립과 제 1 밀봉대상 유체측과는 축방향 반대측인 제 2 밀봉대상 유체측에 위치하며 제 2 밀봉대상 유체측을 향해 내주방향으로 사행(斜行)하여 연장되는 판형상의 제 2 내주 시일립을 일체로 구비한 수지제 시일 본체와, 상기 원통형상 오목부에 내장되어 있는 탄성체를 구비한 립타입 시일로서, 제 1 밀봉대상 유체측으로부터의 압력이 작용하였을 때 상기 제 2 내주 시일립의 외주측 선단부가 상기 고정부재 또는 상기 고정부재에 끼움결합되는 장착부재에 형성된 테이퍼면에 맞닿고, 상기 작동부재에 슬라이딩 접촉되어 있는 상기 제 2 내주 시일립의 내주측 선단부에 내주방향의 접촉면압(接觸面壓)이 작용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(발명의 효과)
본 발명은, 다음과 같은 효과를 나타낸다.
즉, 이러한 구성을 구비한 본 발명의 청구범위 제 1 항에 기재된 립타입 시일은, 제 2 내주 시일립이 제 2 밀봉대상 유체측을 향해 내주방향으로 사행되어 연장됨으로써 작동부재와 슬라이딩 접촉하고, 제 2 밀봉대상 유체측으로 크게 굴곡변형되어 있지 않기 때문에, 응력이 집중되는 부분이 없어져, 립타입 시일의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 밀봉대상 유체측으로부터 압력이 작용하였을 때, 제 2 내주 시일립의 외주측 선단부가 고정부재 또는 고정부재에 끼움결합되는 장착부재에 형성되어 있는 테이퍼면에 맞닿고, 그 반력이 작동부재에 슬라이딩 접촉되어 있는 내주측 선단부에 내주방향의 접촉면압으로서 작용하게 되기 때문에, 제 2 내주 시일립의 크리프에 의한 체결여유가 저하된 경우에도 접촉면압을 확보할 수 있어, 안정된 시일성을 확보할 수 있다.
더욱이, 립타입 시일을 환형 틈새에 장착하였을 때에, 제 2 내주 시일립이 굴곡되어 있지 않기 때문에, 시일 본체의 환형 틈새에 대한 정착성이 양호하고 시일 본체에 외주 칼라부를 형성할 필요가 없어, 제조비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 립타입 시일의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 립타입 시일의 단면도이다.
도 3은 종래예에 따른 립타입 시일의 단면도이다.
도 4는 종래예에 따른 립타입 시일의 장착상태를 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 립타입 시일 10 : 시일 본체
11, 22 : 오목부 12, 13, 14, 21 : 시일립
15, 16, 23, 24 : 선단부 2 : 축(작동부재)
3 : 하우징(고정부재) 4 : 탄성체
5 : 장착부재 51 : 단면
52, 62 : 테이퍼면 61 : 볼록부
P1, P2, P3, P4, P5 : 압력 A : 제 1 밀봉대상 유체측
B : 제 2 밀봉대상 유체측
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태를 예시하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 립타입 시일(1)을 고압연료 분사펌프내에서 왕복으로 이동하는 작동부재인 축(2)과 고정부재인 하우징(3)에 의해 형성된 환형 공간에 장착한 상태를 나타낸 단면도이다.
립타입 시일(1)은, 가솔린 직접분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되며, 제 1 밀봉대상 유체측(A)에 존재하는 가솔린 등의 연료를 고압으로 한 것을 시일하는 기능과, 제 2 밀봉대상 유체측(B)에 존재하는 냉각이나 윤활을 목적으로 한 오일을 시일하는 기능을 갖는다.
도 1에서, 립타입 시일(1)은, 시일 본체(10)와, 시일 본체(10)에 형성된 오목부(11)에 내장된 탄성체(4)를 구비한다.
시일 본체(10)는, PTFE의 수지에 의해 성형되어 있고, 제 1 밀봉대상 유체측(A)에 대면하여 개구된 대략 원통형상의 오목부(11)를 가지며, 그 오목부(11)의 외주측에 하우징(3)과 슬라이딩 접촉하는 단면이 대략 삼각형상인 제 1 외주 시일립(12)이 형성되는 동시에, 내주측에 축(2)과 슬라이딩 접촉하는 단면이 대략 삼각형상인 제 1 내주 시일립(13)이 일체 성형에 의해 형성되어 있다.
제 1 밀봉대상 유체측(A)과 축방향 반대측인 제 2 밀봉대상 유체측(B)에는, 제 2 밀봉대상 유체측(A)을 향해 내주방향으로 사행하여 연장되는 단면이 판형상이며, 내주측 선단부(15)가 축(2)과 슬라이딩 접촉하는 제 2 내주 시일립(14)이 시일 본체(10)와 일체 성형에 의해 형성되어 있다. 또한, 제 2 내주 시일립(14)의 외주측 선단부(16)는 후술하는 장착부재(5)의 제 1 밀봉대상 유체측 단면(51)에 형성된 테이퍼면(52)에 맞닿도록 되어 있다.
탄성체(4)는, 단면이 대략 U자형상인 금속제 스프링으로서, 시일 본체(10)의 제 1 밀봉대상 유체측(A)에 대면하여 개구되어 있는 오목부(11)에 내장되어, 제 1 외주 시일립(12) 및 제 1 내주 시일립(13)에 직경방향의 접촉면압을 부여하고 있다.
립타입 시일(1)보다 제 2 밀봉대상 유체측(B)에 위치하며, 하우징(3)의 내주 측에는 장착부재(5)가 끼움결합되어 있고, 그 장착부재(5)의 제 1 밀봉대상 유체측 단면(51)에는 제 2 밀봉대상 유체측을 향해 내주방향으로 사행하는 테이퍼면(52)이 형성되어 있다.
따라서, 이러한 구성의 립타입 시일(1)을 하우징(3)에 장착한 후에, 축(2)을 제 1 밀봉대상 유체측(A)으로부터 삽입통과시켜도 제 2 내주 시일립(14)이 굴곡되는 경우가 없으므로 응력이 집중되는 부분이 발생되지 않아, 립타입 시일(1)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제 1 밀봉대상 유체측(A)으로부터 압력(P1)이 작용하면, 제 2 내주 시일립(14)의 외주측 선단부(15)가 장착부재(5)의 테이퍼면(52)에 맞닿고, 그 반작용에 의한 압력(P2)이 축(2)에 슬라이딩 접촉되어 있는 내주측 선단부(15)에 내주방향의 접촉면압(P3)으로서 작용하기 때문에, 수지 특유의 크리프 특성의 악화에 의해 제 2 내주 시일립(14)의 체결여유가 저하되더라도 접촉면압을 확보할 수 있게 된다.
더욱이, 제 2 내주 시일립(14)이 굴곡되어 있지 않기 때문에, 환형 틈새에 립타입 시일(1)을 장착할 때 시일 본체(10)의 정착성이 양호하고, 시일 본체(10)에 외주 칼라부를 형성할 필요가 없어져, 제조비용을 저감할 수 있게 된다.
(제 2 실시형태)
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 립타입 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 2의 립타입 시일(1)은, 제 1 실시형태와 달리 제 2 밀봉대상 유체측(B)에 설치되어 있는 제 2 내주 시일립(14)의 외주측에 제 2 외주 시일립(21)이 더욱 설치되어 있는 경우이다. 즉, 제 1 밀봉대상 유체측(A)에 대면하여 개구된 오목부(11) 이외에, 제 2 밀봉대상 유체측(B)에 대면하여 개구된 대략 원통형상의 제 2 오목부(22)를 더욱 가지며, 그 제 2 오목부(22)의 내주측에 축(2)과 슬라이딩 접촉하는 판형상의 제 2 내주 시일립(14)이 설치되어 있는 이외에, 제 2 내주측 선단부(23)가 후술하는 제 2 테이퍼면(62)에 맞닿고 제 2 외주측 선단부(24)가 하우징(3)에 슬라이딩 접촉하는 판형상의 제 2 외주 시일립(21)이 설치되어 있다.
또한, 하우징(3)에 끼움결합되는 장착부재(5)의 제 1 밀봉대상 유체면측 단면(51)에는 볼록부(61)가 형성되고, 그 볼록부(61)의 내외주측에, 제 2 내주 시일립(14)이 맞닿는 테이퍼면(52) 이외에, 외주측에 제 2 외주 시일립(21)이 맞닿는 제 2 테이퍼면(62)이 형성되어 있다.
따라서, 하우징(3)과 축(2)간의 환형 틈새에 장착된 립타입 시일(1)에 제 1 밀봉대상 유체측(A)으로부터 압력(P1)이 작용하면, 제 2 내주 시일립(14)의 외주측 선단부(16)가 장착부재(5)의 테이퍼면(52)에 맞닿고, 그 반작용에 의한 압력(P2)이 축(2)에 슬라이딩 접촉되어 있는 내주측 선단부(15)에 내주방향의 접촉면압(P3)으로서 작용하는 동시에, 제 2 외주 시일립(21)의 제 2 내주측 선단부(23)가 장착부재(5)의 제 2 테이퍼면(62)에 맞닿고, 그 반작용에 의한 압력(P4)이 하우징(3)에 슬라이딩 접촉되어 있는 제 2 외주측 선단부(24)에 외주방향의 접촉면압(P5)으로서 작용하므로, 수지 특유의 크리프 특성의 악화에 의해 제 2 내주 시일립(14) 및 제 2 외주 시일립(21)의 체결여유가 저하되더라도 접촉면압을 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 하우징(3)에 끼움결합되는 장착부재(5)에 테이퍼면(52, 62)이 형성되어 있는 경우에 대해서 설명하였으나, 장착부재(5)가 끼움결합되어 있지 않고 하우징(3)에 테이퍼면(52, 62)이 형성되어 있는 경우라도 된다.

Claims (1)

  1. 작동부재와 고정부재간의 환형 틈새에 설치되어,
    제 1 밀봉대상 유체측에 대면하여 개구된 대략 원통형상의 오목부를 가지고, 상기 원통형상 오목부의 내외주에 설치된 상기 작동부재 및 고정부재에 슬라이딩 접촉하는 제 1 내주 시일립 및 제 1 외주 시일립과 제 1 밀봉대상 유체측과는 축방향 반대측인 제 2 밀봉대상 유체측에 위치하며 제 2 밀봉대상 유체측을 향해 내주방향으로 사행(斜行)하여 연장되는 판형상의 제 2 내주 시일립을 일체로 구비한 수지제 시일 본체와,
    상기 원통형상 오목부에 내장되어 있는 탄성체를 구비한 립타입 시일로서,
    제 1 밀봉대상 유체측으로부터의 압력이 작용하였을 때 상기 제 2 내주 시일립의 외주측 선단부가 상기 고정부재 또는 상기 고정부재에 끼움결합되는 장착부재에 형성된 테이퍼면에 맞닿고, 상기 작동부재에 슬라이딩 접촉되어 있는 상기 제 2 내주 시일립의 내주측 선단부에 내주방향의 접촉면압(接觸面壓)이 작용하는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
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