KR20110093961A

KR20110093961A - 립타입 시일

Info

Publication number: KR20110093961A
Application number: KR1020107006097A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 이타다니; 히데키 카와이; 히데키 토모토; 히사유키 아카기
Original assignee: 이글 고우교 가부시기가이샤
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-08-19
Also published as: US20110215536A1; EP2351951A1; JP5037682B2; EP2351951A4; CN101842622A; KR101599021B1; CN101842622B; JPWO2010061670A1; WO2010061670A1; US8256772B2; EP2351951B1

Abstract

본 발명은 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재의 카트리지에 대한 조립성이 양호하고, 제1 립시일부재의 시일립의 진원도나 동축도를 확보할 수 있는 립타입 시일을 제공한다. 이러한 목적 달성을 위해, 하우징의 축구멍 내주에 장착되어 축의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉함으로써 기기내의 밀봉유체가 대기측으로 누설되는 것을 억제하는 립타입 시일로서, 상기 축구멍 내주에 끼움결합되는 카트리지와, 상기 카트리지에 비접착으로 끼움결합된 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재와, 상기 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합된 케이스와, 상기 케이스에 코깅 유지된 수지제의 제2 립시일부재 및 이것을 지지하는 백업링과, 상기 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 상기 카트리지에 끼움결합된 어댑터를 가진다.

Description

립타입 시일{LIP TYPE SEAL}

본 발명은, 밀봉장치의 일종인 립타입 시일에 관한 것이다. 본 발명의 립타입 시일은, 예컨대 자동차 등 차량용 워터 펌프(W/P)용 샤프트 시일(shaft seal)로서 이용되거나, 또는 가전용 또는 경부하(輕負荷)인 공업용 W/P용 샤프트 시일 등으로서 이용된다.

종래부터 도 9에 나타낸 바와 같이, 하우징(72)의 축구멍(72a) 내주에 장착되고, 상기 축구멍(72a)에 삽입 통과된 축(74)의 둘레면에 슬라이딩가능하게 밀착접촉됨으로써, 기기내의 밀봉유체가 대기측으로 누설되는 것을 억제하는 립타입 시일(81)이 알려져 있으며, 이러한 립타입 시일(81)은, 밀봉유체측(A)에 배치되는 고무상(rubber-like) 탄성체제(製)의 제1 시일립(82)과, 대기측(B)에 배치되는 수지제의 제2 시일립(83)을 가지고 있다(특허문헌 1 참조).

상기 종래의 립타입 시일(81)은, 복수의 시일립(82, 83)을 가지며 각각이 시일작용을 나타내기 때문에, 뛰어난 밀봉 효과를 발휘하는 것이 가능하게 되어 있지만, 이하의 점에서 문제가 발생하고 있다.

즉, 근래의 환경문제에서의 리사이클 상의 요청에서, 립타입 시일의 각 구성 부품은 재질상의 분류를 한 다음에 처분하는 것이 요구되고 있는 바, 상기 종래의 립타입 시일(81)에서는, 고무상 탄성체제의 제1 시일립(82)이 금속제의 보강링(reinforcing ring, 84)에 가류(加硫)접착되어, 양자(82, 84)가 일체의 가류 성형품으로서 성형되어 있다. 따라서, 양자(82, 84)를 처분시에 용이하게 분리·분별하는 것이 불가능하여, 상기 리사이클 상의 요청에 부응하는 것은 불가능하다.

그래서, 본원 출원인은 먼저 도 10에 나타내는 바와 같이, 밀봉유체측(A)에 배치되는 제1 시일립(93)을 설치한 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(92)와, 대기측(B)에 배치되는 제2 시일립(95)을 설치한 수지제의 제2 립시일부재(94)와, 양 립시일부재(92, 94)를 축방향 양측으로부터 끼워넣는 2개의 금속제의 케이스(96, 97)를 가지며, 이들 4개의 부품을 비접착으로 조립하는 구조의 립타입 시일(91)을 제안한바 있으며(특허문헌 2 참조), 이러한 선행기술에 따르면, 각 부품이 비접착이기 때문에, 각 부품을 용이하게 분리·분별하는 것이 가능하여, 상기 리사이클 상의 요청에 부응하는 것이 가능하게 되어 있다. 그러나, 이러한 선행기술에는 또한 이하의 점에서 개량의 여지가 있다.

(1) 구성 부품 상호간의 조립 유지성

즉, 상기 립타입 시일(91)에 있어서, 2개의 케이스(96, 97)는 각각 양 립시일부재(92, 94)를 축방향 양측에서 끼워넣기 위한 환형(環狀)의 평면부(96a, 97a)를 가지며 이 평면부(96a, 97a)에 통형상부(96b, 97b)를 일체로 성형한 것으로 되고, 통형상부(96b, 97b)는, 밀봉유체측(A)의 케이스(96)에서는 제1 립시일부재(92)의 원통부(92a)의 내주측에 끼움결합되고, 대기측(B)의 케이스(97)에서는 제1 립시일부재(92)의 원통부(92a)에 설치된 삽입구멍(92b)에 압입(壓入) 고정되어 있다. 따라서, 각 부품은 이들 끼움결합이나 압입에 따르는 끼움결합 여유(fitting margin)나 압입 여유(pressure inserting margin)의 설정에 의해 조립상태로 유지되지만, 각 부품이 축방향으로 힘을 받은 경우, 각 부품 사이에는 부품 상호간의 축방향의 분리를 방지하기 위한 걸림결합구조(engagement structure)가 특히 설치되어 있지는 않다. 따라서, 하우징(72)의 축구멍(72a) 내주에 장착된 상태의 립타입 시일(91)을 분리하고자 하여 밀봉유체측(A)의 케이스(96)를 축방향(화살표 C방향)으로 잡아당기면, 이 케이스(96)만이 빠져나오고 다른 부품은 장착된 상태인 채로 남는 경우가 있어(혹은 케이스(96)와 제1 립시일부재(92)만이 빠져나와, 제2 립시일부재(94)와 대기측(B)의 케이스(97)가 남는 경우도 있다), 이것은 부품끼리의 조립 유지력이 마찰력에만 의존하고 있기 때문이 분명하다.

(2) 장착 작업성

또한, 상기 립타입 시일(91)에 있어서, 두개의 케이스(96, 97)는 서로의 축방향 간격을 규정하는 구조를 특히 가지고 있지 않다. 또 양자의 사이에 끼워지는 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(92)는 축방향으로 압축된 상태로 사용되지 않으면 충분한 시일 작용을 발휘하지 않고, 즉 수지제의 제2 립시일부재(94)나 대기측(B)의 케이스(97)와의 사이로부터 밀봉유체의 누설이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 립타입 시일(91)을 장착할 때에는 하우징(72)의 축구멍(72a) 내주에 설치된 단차부(98)에 상기 립타입 시일(91)을 맞닿게 하여 축방향의 압축 하중을 가하면서 스냅링(snap ring, 99)을 이용하여 장착하고 있으며, 이로써 상기 립타입 시일(91)은 그 전체가 단차부(98)와 스냅링(99)과의 사이에서 축방향으로 압축된 상태로 장착된다. 그러나, 이와 같이 축방향의 압축 하중을 가하면서 스냅링(99)을 이용하여 장착하는 작업은, 매우 번잡하다고 하는 문제가 있다.

또한, 제1 립시일부재(92)의 원통부(92a)에, 대기측(B)으로 개구하는 환형의 삽입구멍(insertion hole, 92b)이 설치되어 있기 때문에, 원통부(92a)에서의 삽입구멍(92b)보다도 외주측 부위는, 그 대기측 단부(92c)가 원통형상인 상태로 종단한 형상으로 되어 있다. 따라서, 제1 립시일부재(92)를 하우징(72)의 축구멍(72a) 내주에 삽입할 때에, 대기측 단부(92c)가 축구멍(72a) 내주면과 마찰하기 때문에, 이 대기측 단부(92c)에 젖혀져 말리는 현상(evagination)이 생기는 경우가 있다.

[특허문헌 1]: 일본 특개평10-318377호 공보

[특허문헌 2]: WO2004/076894A1호 공보

게다가 또, 상기 도 9에 나타낸 고무상 탄성체제의 시일립(82)을 금속제의 보강링(84)에 가류 접착한 접착타입의 립 시일에 있어서는, 내(耐)발포성의 문제도 지적된다. 즉, 근래의 엔진의 고속·고온화에 따라서, 엔진을 냉각하는 워터 펌프(water pump)의 냉각수도 고온, 고압화 경향으로 되고 있고, 시일부 분위기도 과혹(過酷)화되고 있다. 이와 같은 사용 조건하의 상기 접착타입 립시일에서는, 고무상 탄성체제의 시일립(82)과 금속제의 보강링(84)이 접착되어 있기 때문에, 고(高)부하조건에서 사용된 경우, 시일립(82)에 발포(發泡)현상이 발생하는 경우가 있어, 이것이 밀봉성능을 저하시키는 요인으로 되고 있다.

본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 립타입 시일의 구성 부품을 재질마다 용이하게 분리·분별할 수 있어, 리사이클상의 요청에 부응할 수 있는 동시에, 구성부품 상호간의 조립 유지성이 양호하며, 장착 작업성도 양호한 립타입 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 더불어, 내발포성이 양호하며 밀봉성능을 안정화시킬 수 있는 립타입 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재의 카트리지에 대한 조립성이 양호하며, 제1 립시일부재의 시일립의 진원도(眞圓度)나 동축도(同軸度)를 확보할 수 있어, 이점에서도 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능한 립타입 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다. 아울러, 립타입 시일의 구성부품이 원주 방향으로 상대 변위하는 것을 방지할 수 있어, 이 점에서도 부품 상호간의 조립 유지성이 양호하며, 밀봉성능을 안정화시킬 수 있는 립타입 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1항에 의한 립타입 시일은, 하우징의 축구멍 내주(內周)에 장착되어 축의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉함으로써 기기 내의 밀봉유체가 대기측으로 누설되는 것을 억제하는 립타입 시일로서, 상기 축구멍 내주에 끼움결합되는 카트리지와, 상기 카트리지에 비접착으로 끼움결합된 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재와, 상기 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합된 케이스와, 상기 케이스에 코깅(caulking) 유지된 수지제의 제2 립시일부재 및 이것을 지지하는 백업링(backup ring)과, 상기 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 상기 카트리지에 끼움결합된 어댑터를 가지며, 상기 카트리지는 통형상(筒狀)부의 대기측 단부에 내향(內向) 플랜지부를 일체로 가지며, 상기 제 1 립시일부재는, 상기 카트리지의 통형상부의 내주측에 끼움결합된 원통부와, 상기 원통부의 밀봉유체측 단부에 설치된 지름방향부와, 상기 지름방향부의 내주 단부에 설치된 시일립을 일체로 가지며, 상기 케이스는 상기 제1 립시일부재의 원통부의 내주측이며 상기 지름방향부 및 카트리지의 플랜지부 사이에 끼움결합된 통형상부와, 상기 지름방향부에 접하도록 상기 통형상부의 밀봉유체측 단부에 설치된 제1 플랜지부와, 상기 카트리지의 플랜지부에 접하도록 상기 통형상부의 대기측 단부에 설치된 제2 플랜지부를 일체로 가지며, 상기 제1 및 제2 플랜지부 사이에 상기 제2 립시일부재 및 백업링을 코깅 유지하고, 상기 어댑터는, 상기 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 상기 카트리지에 끼움결합됨으로써 상기 제1 립시일부재를 상기 카트리지로부터 탈락방지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2항에 의한 립타입 시일은, 상기 제1항에 기재된 립타입 시일에 있어서, 케이스에서의 제1 플랜지부의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부가 설치되고, 상기 볼록부가 수지제의 제2 립시일부재와 걸림결합함으로써 상기 케이스 및 제2 립시일부재가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 제3항에 의한 립타입 시일은, 상기한 제2항에 기재된 립타입 시일에 있어서, 상기 볼록부가 프레스 가공으로 형성됨으로써 제1 플랜지부의 밀봉유체측 단면에 상기 볼록부에 대응하는 원주상 일부의 오목부가 설치되며, 상기 오목부에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재가 걸림결합함으로써 상기 케이스 및 제1 립시일부재가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제4항에 의한 립타입 시일은, 상기한 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 립타입 시일에 있어서, 카트리지에서의 플랜지부의 내주 가장자리부에 원주상 일부의 클로(claw)부가 설치되는 동시에, 상기 클로부에 대응하여 케이스에서의 상기 제2 플랜지부의 내주 가장자리부에 노치(切缺, notch)부가 설치되고, 상기 클로부가 구부려져(折曲) 상기 노치부에 걸림결합함으로써 상기 카트리지 및 케이스가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

게다가 또한, 본 발명의 제5항에 의한 립타입 시일은, 상기한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 립타입 시일에 있어서, 케이스에 있어서의 제1 플랜지부의 내주측에서 제2 립시일부재의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착접촉하는 환형(環狀)돌기가, 제1 립시일부재에 있어서의 지름방향부의 대기측 단면(端面)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 립타입 시일은, 하우징의 축구멍 내주에 장착되어 축의 둘레면에 슬라이딩가능하게 밀착접촉함으로써 기기내의 밀봉유체가 대기측으로 누설되는 것을 억제하는 것으로서, 그 구성부품으로서 카트리지, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재, 케이스, 수지제의 제2 립시일부재, 백업링 및 어댑터의 6가지 부품을 가지고, 이들 중 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재는 카트리지에 비접착으로 끼움결합되며, 케이스는 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합되고, 수지제의 제2 립시일부재 및 백업링은 케이스에 코깅 유지되며, 어댑터는 카트리지에 끼움결합(금속끼리의 끼움 결합)되어 있다. 따라서, 6개 부품이 서로 접착되지 않고 비접착으로 조립되어 있기 때문에, 시일분해시에 각 부품을 용이하게 분리·분별하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 제2 립시일부재 및 백업링은 케이스에 코깅 유지되어 있으므로, 이 3개 부품은 비접착이어도 서로 강고(强固)하게 조립되어, 축방향으로 상대 변위하지 않는다. 케이스는 그 밀봉유체측의 제1 플랜지부가 제1 립시일부재의 지름방향부에 접하도록 배치되는 동시에 대기측의 제2 플랜지부가 카트리지의 플랜지부에 접하도록 배치되어 있으므로, 이 카트리지, 케이스 및 제1 립시일부재는 서로 축방향으로 정확하게 위치결정된다. 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 카트리지에는 어댑터가 끼움결합되어 있으므로, 제1 립시일부재가 카트리지로부터 축방향으로 빠지지 않는다. 따라서, 6개 부품 모두가 서로 연관되어 강고하게 조립되어 있기 때문에, 부품끼리의 조립 유지력을 증대시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또, 상기 구성을 가지는 본 발명의 립타입 시일에 있어서는, 상기 시일을 하우징에 장착할 때에 이미 6개 부품이 코깅 및 끼움결합에 의해 일체화되어 있고, 즉시 사용가능한 상태로 조립이 완료되어 있다. 따라서, 상기 종래의 비접착타입의 립시일의 장착 공정에 있어서 필요로 되었던, 축방향의 조립길이 정밀도를 유지하기 위한 조정공정 등을 생략하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재는 카트리지에 비접착으로 끼움결합되고, 케이스는 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합되어 있으므로, 상기 립타입 시일은, 금속(카트리지 또는 케이스)에 고무상 탄성체(제1 립시일부재)를 가류 접착한다고 하는 구성을 가지고 있지 않다. 따라서, 상기 립타입 시일이 고부하 조건에서 사용되어도 고무상 탄성체에 접착구조 특유의 발포현상이 발생하지 않는다.

아울러, 상기 립타입 시일의 조립 순서로서는, 수지제의 제2 립시일부재 및 백업링을 케이스에 의해 코깅 고정하고, 이것에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재를 씌운 후에, 카트리지에 삽입하는 공정으로 되지만, 삽입시에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재가 크게 변형하는 일이 있으면, 그 시일립 선단의 진원도나 동축도가 악화될 것이 우려된다. 그래서, 본 발명에서는 삽입시에 제1 립시일부재를 그다지 변형시키지 않고, 제1 립시일부재의 밀봉유체측에 어댑터를 끼움결합함으로써, 제1 립시일부재가 카트리지로부터 빠지는 것을 방지하도록 구성하였다.

따라서, 어댑터의 기능은, 제1 립시일부재를 그다지 변형시키지 않고 카트리지로부터 빠지는 것을 방지하게 되므로, 어댑터는 이것을 제1 립시일부재에 대하여 너무 많이 가압하지 않는 편이 좋다(어댑터를 제1 립시일부재에 대하여 강하게 눌러붙이면, 이로써 제1 립시일부재가 변형하여 시일립 선단의 진원도나 동축도가 악화될 것이 우려되기 때문). 또한, 제1 립시일부재의 밀봉유체에 의한 팽윤(膨潤) 등에 의해 축방향으로의 변형이 고려되는 경우에는, 제1 립시일부재와 어댑터와의 사이에 초기적인 축방향 갭(gap)을 설정하도록 하여도 좋다. 또, 시일립의 진원도나 동축도를 유지할 수 있는 범위라면, 어댑터를 제1 립시일부재에 눌러붙여도 상관없으며, 이로써 제1 립시일부재의 축에 대한 공동회전(co-rotation)을 억제하는 구성의 일부로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 서로 접촉하는 제1 립시일부재 또는 어댑터에 돌기를 형성하도록 하여도 좋고, 이와 같이 돌기를 형성하면, 공동회전 억제 효과를 높일 수 있게 된다.

게다가 또한, 상기한 부품끼리의 조립 유지력의 증대는 주로, 부품끼리가 축방향으로 상대 변위하지 않도록 하는 것이지만, 그 외에 부품끼리가 원주 방향으로 상대 변위하지 않도록 대응이 요구되는 경우가 있다. 상기한 바와 같이 제2 립시일부재 및 백업링은 케이스에 코깅 유지되고, 케이스는 제1 립시일부재의 원통부의 내주측이며 지름방향부와 카트리지의 플랜지부의 사이에 끼움결합되어 있으므로, 코깅력(caulking force)이나 끼움결합 여유에 의해 각 부품은 어느 정도 회전저지되어 있지만, 추가의 회전저지 대책이 요구되는 경우가 있다. 그래서 이와 같은 경우에는, 케이스에서의 제1 플랜지부의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부를 설치하고, 이 볼록부를 수지제의 제2 립시일부재와 걸림결합시킴으로써 케이스 및 제2 립시일부재를 회전저지시킨다(제2항). 또한, 볼록부를 프레스 가공으로 형성하는 경우에는 제1 플랜지부의 이면(裏面)(밀봉유체측 단면)에 볼록부에 대응하는 원주상 일부의 오목부가 설치되므로 이것을 이용하여, 오목부에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재를 걸림결합시킴으로써 케이스 및 제1 립시일부재를 회전저지시킨다(제3항). 또, 카트리지에서의 플랜지부의 내주 가장자리부에 원주상 일부의 클로부를 설치하는 동시에 이 클로부에 대응하여 케이스에서의 제2 플랜지부의 내주 가장자리부에 노치부를 설치하고, 클로부를 구부려 노치부에 걸림결합시킴으로써 카트리지 및 케이스를 회전저지시킨다(제4항). 이들 구성에 의하면 케이스에 원주상 일부의 볼록부, 오목부, 클로부, 노치부를 설치하는 것만으로, 부품들을 유효하게 회전저지시킬 수 있다.

또한, 케이스에서의 제1 플랜지부의 내주측에서 제2 립시일부재의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착접촉하는 환형 돌기를 제1 립시일부재에서의 지름방향부의 대기측 단면에 설치하는 것이 고려된다(제5항). 이 경우에는 상기 부분의 시일성이 높아지고, 또한 시일부가 제2 립시일부재를 전체 둘레에 걸쳐 가압하므로, 제2 립시일부재의 자세를 안정화시킬 수 있게 된다.

본 발명은 이하의 효과를 나타낸다.

즉, 본 발명에 있어서는 상기한 바와 같이 립타입 시일이, 카트리지, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재, 케이스, 수지제의 제2 립시일부재, 백업링 및 어댑터로 이루어지는 6개 부품을 가지며, 이 중 제1 립시일부재는 카트리지에 비접착으로 끼움결합되고, 케이스는 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합되며, 제2 립시일부재 및 백업링은 케이스에 코깅 유지되고, 어댑터는 카트리지에 끼움결합되어 있기 때문에, 시일 분해시에 각 부품을 용이하게 분리·분별하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 립타입 시일의 구성부품을 재질상의 분류를 한 후에 처분한다고 하는 리사이클 상의 요청에 응답할 수 있다.

또, 제2 립시일부재 및 백업링은 케이스에 코깅 유지되어 있으므로, 이 3개 부품은 비접착이더라도 서로 강고하게 조립되어 있다. 케이스는 그 밀봉유체측의 제1 플랜지부가 제1 립시일부재의 지름방향부에 접하도록 배치되는 동시에 대기측의 제2 플랜지부가 카트리지의 플랜지부에 접하도록 배치되어 있으므로, 카트리지, 케이스 및 제1 립시일부재는 서로 축방향으로 정확하게 위치결정된다. 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 카트리지에는 어댑터가 끼움결합되어 있으므로, 제1 립시일부재가 카트리지로부터 축방향으로 빠져나가지 않는다. 따라서 6개 부품 모두가 서로 연관되어 강고하게 조립되어 있기 때문에, 부품끼리의 조립 유지력을 증대시키는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 상기 선행기술과 같이 하우징으로부터 립타입 시일을 분리할 때 일부의 부품만이 빠져나간다고 하는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 립타입 시일을 하우징에 장착할 때 이미 6개 부품이 완전히 조립되어 있으므로, 종래의 비접착 립시일의 장착 공정에 있어서 필요로 되었던, 축방향 조립길이 정밀도(assembly length precision)를 유지하기 위한 조정공정 등을 생략하는 것이 가능하다.

또, 금속(카트리지 또는 케이스)에 고무상 탄성체(제1 립시일부재)를 가류 접착한다고 하는 구성을 가지고 있지 않으므로, 립타입 시일이 고부하 조건에서 사용되어도 고무상 탄성체에 발포현상이 발생하지 않는다. 따라서, 립타입 시일의 내발포성을 향상시키고, 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

또한, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재를 카트리지에 삽입할 때에 제1 립시일부재를 그다지 변형시키지 않고, 제1 립시일부재의 밀봉유체측에 어댑터를 끼움결합함으로써 제1 립시일부재가 카트리지로부터 빠지는 것을 방지하는 구성으로 하였기 때문에, 제1 립시일부재가 그다지 변형하지 않는 결과로서, 제1 립시일부재의 시일립의 진원도나 동축도를 확보할 수 있다. 따라서, 제1 립시일부재의 시일립에 의한 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

게다가 또한, 케이스에서의 제1 플랜지부의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부를 설치하고, 이 볼록부를 수지제의 제2 립시일부재와 걸림결합시킴으로써 케이스 및 제2 립시일부재를 회전저지시키는 경우에는, 케이스에 원주상 일부의 볼록부를 설치하는 것만의 구성으로 부품들을 유효하게 회전저지시키는 것이 가능하다. 따라서, 수지제의 제2 립시일부재가 축과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 방지할 수 있어, 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

또, 상기 볼록부를 프레스 가공할 경우에는 제1 플랜지부의 이면에 볼록부에 대응하는 원주상 일부의 볼록부가 설치되므로 이것을 이용하고, 오목부에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재를 걸림결합시킴으로써 케이스 및 제1 립시일부재를 회전저지시킨다. 이 구성에 따르면, 제2 립시일부재, 백업링 및 케이스로 이루어지는 조립품이 축과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 방지할 수 있으므로, 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

또한, 카트리지에서의 플랜지부의 내주 가장자리부에 원주상 일부의 클로부를 설치하는 동시에 이 클로부에 대응하여 케이스에서의 제2 플랜지부의 내주 가장자리부에 노치부를 설치하고, 클로부를 구부려 노치부에 걸림결합시킴으로써 카트리지 및 케이스를 회전저지시키는 경우에는, 카트리지 및 케이스에 원주상 일부의 클로부 및 노치부를 설치하는 것만의 구성으로 부품들을 유효하게 회전저지시킬 수 있다. 따라서, 수지제의 제2 립시일부재, 백업링 및 케이스로 이루어지는 조립체가 축과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 방지할 수 있어, 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

또, 케이스에서의 제1 플랜지부의 내주측에서 제2 립시일부재의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착접촉하는 환형 돌기를 제1 립시일부재에서의 지름방향부의 대기측 단면에 설치한 경우에는, 상기 부분의 시일성을 향상시킬 수 있으며, 게다가 시일부가 제2 립시일부재를 전체 둘레에 걸쳐 가압하므로, 제2 립시일부재의 자세를 안정화시킬 수 있어, 이점에서도 밀봉성능을 안정화시키는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 립타입 시일을 장착하는 워터 펌프의 단면도이다.
도 2는, 상기 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제3 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제4 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제5 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제6 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제7 실시형태에 관한 립타입 시일의 주요부 단면도이다.
도 9는, 종래 예에 관한 립 시일을 반으로 절단한 단면도이다.
도 10은, 다른 종래 예에 관한 립 시일을 반으로 절단한 단면도이다.

본 발명은 이하의 실시형태가 포함된다.

(1) 어댑터로 고무립 액측부(液側部)를 누름으로써, 고무립의 액측 방향으로의 신장을 억제하는 동시에, 여기의 접촉저항에 의해 토크에 대한 회전저지로서 보조할 수 있기 때문에, 고무립 외부직경부의 체결 여유(fastening margin)를 낮출 수 있는 결과, 고무립의 변형도 억제할 수 있다.

(2) 또한, 어댑터에 의해 고무립이 액측으로 빠지지 않게 되기 때문에, 고무립을 단면 コ자 형상으로 하여 배면(背面)부를 설치할 필요가 없게 되어, 이로써 카트리지 삽입시에 어댑터로 액측에 고정된 고무립의 잔류 응력을 대기측으로 개방할 수 있어, 고무립의 신장방향을 대기측으로 유도할 수 있다.

(3) 어댑터를 부여하는 구조로 함으로써, (가)고무립의 액측으로의 신장의 억제 및 빠짐 방지, (나)고무립의 체결 여유 저감에 의한 고무립 변형량의 억제, (다)고무립 배면부의 삭제에 의한 고무립의 신장 방향이 대기측이 되는 유도가 가능하게 된다. 이로써, 고무립의 진원도나 동축도가 양호하게 되어, 밀봉성의 향상을 얻을 수 있다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

제1 실시예···

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 립타입 시일(1)을 장착하는 워터 펌프(71)의 전체도를 나타내고 있고, 즉 하우징(케이싱)(72)에 베어링(3)을 통하여 회전가능하게 지지된 축(회전축)(74)의 일단에 풀리(pulley, 75)가 고정되는 동시에 타단에 임펠러(impeller, 76)가 고정되어 있으며, 풀리(75)에 구동 토크가 전달되면 임펠러(76)가 회전하여 냉각수를 압송한다. 립타입 시일(1)은, 하우징(72)의 축구멍 내주에 장착되어 축(74)의 둘레면에 슬라이딩가능하게 밀착접촉함으로써 기기내의 밀봉유체(냉각수)가 대기측(베어링측)으로 누설되는 것을 억제한다.

도 2는, 상기 제1 실시예에 관한 립타입 시일(1)의 주요부 단면을 나타내고 있으며, 상기 립타입 시일(1)은 이하와 같이 구성되어 있다. 도면의 우측이 밀봉유체측(A), 도면의 좌측이 대기측(B)이다.

즉, 상기 립타입 시일(1)은, 하우징(72)의 축구멍 내주에 장착되어 축(74)의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉하는 것으로서, 밀봉유체측(A)에 배치되는 고무상 탄성체제의 시일립(24)과, 대기측(B)에 배치되는 수지제의 시일립(43)을 가지고 2단(two-stage)의 립구조로 되어 있다.

또한, 상기 립타입 시일(1)은 그 구성부품으로서, 하우징(72)의 축구멍 내주에 끼움결합되는 카트리지(11)와, 이 카트리지(11)에 비접착으로 끼움결합 유지된 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)와, 제1 립시일부재(21)에 비접착으로 끼움결합 유지된 케이스(31)와, 케이스(31)에 코깅 유지된 수지제의 제2 립시일부재(41)와, 동일하게 케이스(31)에 코깅 유지되는 동시에 제2 립시일부재(41)의 대기측(B)에 배치되어 제2 립시일부재(41)를 지지하는 백업링(51)과, 제1 립시일부재(21)의 밀봉유체측(A)에서 카트리지(11)에 끼움결합됨으로써 제1 립시일부재(21)가 카트리지(11)로부터 빠지는 것을 방지하는 어댑터(61)로 이루어지는 6개 부품을 가지고 있다.

이 중 먼저, 카트리지(11)는 금속 등 소정의 강재(剛材), 예컨대 금속판의 프레스품으로 이루어지며, 전체로서 환형으로 형성되고, 하우징(72)의 축구멍 내주에 끼움결합되는 통형상부(12)를 가지며, 이 통형상부(12)의 대기측 단부로부터 지름방향 내측을 향해 플랜지부(내향 플랜지부)(13)가 일체로 성형되어 있다. 또한 통형상부(12)의 밀봉유체측 단부에는 지름방향 외측을 향해 외향 플랜지부(14)가 일체로 성형되어 있다. 전자의 플랜지부(13)는, 상기 립타입 시일(1)을 조립할 때 케이스(31)가 축방향 한쪽으로부터 맞닿는 단벽부(端壁部)로서 작용하며, 조립후에는 어댑터(61)와의 사이에 케이스(31) 및 제1 립시일부재(21)를 끼워넣는 단벽부로서 작용한다. 후자의 외향 플랜지부(14)는 상기 립타입 시일(1)을 하우징(72)의 축구멍에 삽입할 때 하우징(72)의 축구멍 개구 주연부(周緣部)에 맞닿음으로써 삽입길이(축방향 삽입 깊이)를 규정하는 작용을 나타내지만, 립타입 시일(1)이 축구멍 안쪽 깊이에 장착되는 경우에는 생략되는 경우도 있다. 또한, 통형상부(12)의 외주면에는 상기 카트리지(11)와 축구멍 내주면과의 사이에 개재하여 시일 작용을 하기 위한 탄성 피막(皮膜)으로 이루어지는 외주 시일부(15)가 전체 둘레에 걸쳐 피착되어 있다.

제1 립시일부재(21)는, 소정의 고무상 탄성체(예컨대, H-NBR)로 이루어지며, 전체로서 환형으로 성형되고, 카트리지(11)의 통형상부(12) 내주측에 비접착으로 끼움결합된 원통부(22)를 가지며, 이 원통부(22)의 밀봉유체측 단부로부터 지름방향 내측을 향해 환형의 지름방향부(23)가 일체로 성형되고, 지름방향부(23)의 내주 단부로부터 밀봉유체측(A)을 향하여 시일립(제1 시일립)(24)이 일체로 성형되어 있다. 시일립(24)은, 그 립단(24a)에서 축(74)의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉하는 것으로서, 슬라이딩부에는 축 회전시에 펌핑 작용을 하는 나사부(나사시일)(25)가 설치되어 있다.

케이스(31)는, 금속판(예컨대 스테인레스강 또는 강(SPCC, SPHC 등)의 프레스 가공품으로 이루어지며, 전체로서 환형으로 성형되고, 제1 립시일부재(21)의 원통부(22)의 내주측이며 지름방향부(23)와 카트리지(11)의 플랜지부(13)와의 사이에 비접착으로 끼움결합된 통형상부(32)를 가지며, 이 통형상부(32)의 밀봉유체측 단부로부터 지름방향 내측을 향해 제1 플랜지부(33)가 일체로 성형되고, 통형상부(32)의 대기측 단부로부터 지름방향 내측을 향해 제2 플랜지부(34)가 일체로 성형되어 있다. 따라서, 케이스(31)는 전체로서 지름방향 내측을 향하여 개구하는 단면 コ자 형으로 형성되고, 조립 후, 통형상부(32)는 원통부(22)에, 제1 플랜지부(33)는 지름방향부(23)에, 제2 플랜지부(34)는 플랜지부(13)에 각각 밀착접촉한다. 제1 플랜지부(33)에는 회전저지를 위한 볼록부(35) 및 오목부(36)가 형성되어 있지만, 이들에 대해서는 후술한다.

제2 립시일부재(41)는, 소정의 수지재료(예컨대, PTFE)로 이루어지고, 전체로서 환형으로 성형되며, 환형의 평면부(42)를 가지고, 이 평면부(42)의 내주 단부에 시일립(제2 시일립)(43)이 밀봉유체측(A)으로 경사지도록 일체로 성형되어 있다. 시일립(43)은, 그 립단(43a)에서 축(74)의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉하는 것으로서, 제1 시일립(24)의 대기측(B)에 배치되어 있으므로, 제1 시일립(24)이 일차 시일을 행하는 반면, 이차 시일을 행하게 된다.

백업링(51)은, 케이스(31)와 동일하게 금속판(예컨대, 스테인레스강 또는 강(SPCC, SPHC등)의 프레스품(press worked product)으로 이루어지며, 전체로서 환형으로 성형되고, 원통부(52)를 가지며, 이 원통부(52)의 밀봉유체측 단부로부터 지름방향 내측을 향하여 플랜지부(53)가 일체로 성형되어 있다. 이 백업링(51)은 제2 립시일부재(41)의 대기측(B)에 배치되어, 제2 립시일부재(41)를 그 대기측(B)으로부터 지지하는 작용을 한다.

제2 립시일부재(41) 및 백업링(51)은, 상기한 바와 같이 케이스(31)에 의해 코깅 유지되어 있으며, 케이스(31)의 통형상부(32)의 내주측으로서 제1 및 제2 플랜지부(33, 34)의 사이에 제2 립시일부재(41)의 평면부(42)와 백업링(51)의 원통부(52)가 축방향으로 나란하게 코깅 고정되어 있다. 코깅 가공은 비교적 두께가 얇은 굴곡부를 가지는 제2 플랜지부(34)를 구부림으로써 이것을 행한다. 코깅 후, 제2 립시일부재(41)는 평면부(42)에 의해 제1 플랜지부(33)에 압접(press contact)하게 된다.

어댑터(61)는 케이스(31) 및 백업링(51)과 마찬가지로 금속판(예컨대 스테인레스강 또는 강(SPCC, SPHC 등)의 프레스품으로 이루어지며, 전체로서 환형으로 성형되고, 제1 립시일부재(21)의 원통부(22)의 밀봉유체측(A)에 있어서 카트리지(11)의 통형상부(12)의 내주측에 끼움결합된 환형부(62)를 가지며, 이 환형부(62)의 대기측 단부로부터 지름방향 내측을 향하여 내향 플랜지 형상의 가압부(63)가 일체로 성형되고, 가압부(63)의 내주 단부는 밀봉유체측(A)으로 구부러져 있다. 이 어댑터(61)는 가압부(63)에 의해 제1 립시일부재(21)를 가압하고, 빠지는 것을 방지하며, 자세를 안정화시키는 것으로서, 그 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 가압부(63)의 내부지름 치수는 케이스(31)의 제1 플랜지부(33)의 외부지름보다도 작게 설정되며, 이로써 양자(33, 63) 사이에 제1 립시일부재(21)의 지름방향부(23)의 일부를 끼워넣는 구조로 되어 있다.

또한, 케이스(31)와 제2 립시일부재(41)를 회전저지시키기 위한 회전저지구조가 설치되어 있으며, 이 회전저지 구조가 케이스(31)의 제1 플랜지부(33)에 설치된 볼록부(35)에 의해 구성되어 있다. 즉, 케이스(31)에서의 제1 플랜지부(33)의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부(35)가 설치되고, 이 볼록부(35)가 제2 립시일부재(41)와 원주 방향으로 걸림결합함으로써 케이스(31)와 제2 립시일부재(41)가 회전저지되어 있다. 걸림결합은 코깅 가공시에 코깅력에 의해 볼록부(35)가 제2 립시일부재(41)의 표면에 파고들어감으로써(biting into) 이루어지지만, 대응하는 오목부를 제2 립시일부재(41)에 미리 설치하여 볼록부(35)를 끼워놓도록 하여도 좋다.

또, 상기한 바와 같이 케이스(31)는 금속판의 프레스 가공품으로 이루어지므로, 상기 볼록부(35)를 프레스 가공함으로써 형성하면, 제1 플랜지부(33)의 밀봉유체측 단면에 볼록부(35)에 대응하는 원주상 일부의 오목부(36)가 형성된다. 따라서, 이 오목부(36)에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)가 원주방향으로 걸림결합함으로써 케이스(31)와 제1 립시일부재(21)가 회전저지되며, 여기에도 회전저지구조가 설치되어 있다. 걸림결합은, 제1 립시일부재(21)에 대한 케이스(31)의 압입 여유를 이용하여 제1 립시일부재(21)의 일부의 고무가 오목부(36)에 파고들어감으로써 이루어지지만, 대응하는 볼록부를 제1 립시일부재(21)에 미리 설치하여 오목부(36)에 끼워넣도록 하여도 좋다. 볼록부(35) 및 오목부(36)는 원주상에 소요되는 개수만큼 설치되며, 즉, 원주상 한 부위 또는 복수 부위에 설치된다.

또한, 제1 립시일부재(21)에서의 지름방향부(23)의 대기측 단면에 환형 돌기(26)가 설치되어 있다. 이 환형 돌기(26)는, 케이스(31)의 제1 플랜지부(33)의 내주측에 있어서 제2 립시일부재(41)의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착 접촉하고, 양 립시일부재(21, 41) 사이를 시일한다. 따라서 이와 같은 돌기(26)가 설치되어 있음으로써, 제1 립시일부재(21)와, 제2 립시일부재(41) 및 백업링(51)을 포함하는 케이스(31)에 의해 조립된 조립체와의 사이의 시일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 회전저지구조가 둘레방향으로 부분적인데 반해, 이와 같은 환형 돌기(26)를 설치하여 제1 립시일부재(21)로 제2 립시일부재(41)를 둘레방향으로 균일하게 누르는 편이, 제2 립시일부재(41)의 자세가 안정되어, 이점에서도 시일성을 향상시킬 수 있다.

상기 구성의 립타입 시일(1)은, 상기한 바와 같이 예컨대 자동차용 워터 펌프용 샤프트 시일로서 이용되는 것으로서, 상기 구성에 의해 이하의 작용, 효과를 발휘하는 점에 특징을 가지고 있다.

즉 우선, 상기 구성의 립타입 시일(1)은 그 구성 부품으로서, 카트리지(11), 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21), 케이스(31), 수지제의 제2 립시일부재(41), 백업링(51) 및 어댑터(61)로 이루어지는 6개 부품을 가지며, 이중 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)는 카트리지(11)에 비접착으로 끼움결합되고, 케이스(31)는 제1 립시일부재(21)에 비접착으로 끼움결합되며, 수지제의 제2 립시일부재(41) 및 백업링(51)은 케이스(31)에 코깅 유지되고, 어댑터(61)는 카트리지(11)에 끼움결합되어 있다. 따라서, 6개 부품이 서로 접착되지 않고 비접착으로 조립되어 있기 때문에, 시일 분해시에 각 부품을 용이하게 분리·분별하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 립타입 시일(1)의 구성 부품을 재질상의 구분을 한 후에 처분한다고 하는 리사이클 상의 요청에 응답할 수 있다.

또한, 제2 립시일부재(41) 및 백업링(51)은 케이스(31)에 코깅 유지되어 있으므로, 이 3개 부품(31, 41, 51)은 비접착이더라도 서로 강고하게 조립되어, 축방향으로 상대 변위되지 않는다. 케이스(31)는 그 밀봉유체측의 제1 플랜지부(33)가 제 립시일부재(21)의 지름방향부(23)에 접하도록 배치되는 동시에 대기측의 제2 플랜지부(34)가 카트리지(11)의 플랜지부(13)에 접하도록 배치되어 있으므로, 이 카트리지(11), 케이스(31) 및 제1 립시일부재(21)는 서로 축방향으로 정확하게 위치결정된다. 제1 립시일부재(21)의 밀봉유체측에서 카트리지(11)에는 어댑터(61)가 끼움결합되어 있으므로, 제1 립시일부재(21)가 카트리지(11)로부터 축방향으로 빠지지 않는다. 따라서, 6개 부품 전부가 서로 연관되어 강고하게 조립되어 있기 때문에, 부품간의 조립 유지력을 증대하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 상기 선행기술과 같이 하우징으로부터 립타입 시일을 분리할 때 일부 부품만이 빠져나간다고 하는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 구성의 립타입 시일(1)에 있어서는, 상기 립타입 시일(1)을 하우징(72)에 장착할 때에 이미 6개 부품이 코깅 및 끼움결함에 의해 일체화되어 있으며, 즉시 사용가능한 상태로 조립이 완료되어 있다. 따라서, 상기 종래의 비접착 타입의 립시일의 장착공정에 있어서 필요로 되었던, 축방향의 조립길이 정밀도를 유지하기 위한 조정 공정 등을 생략할 수 있다.

또한, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)는 카트리지(11)에 비접착으로 끼움결합되고, 케이스(31)는 제1 립시일부재(21)에 비접착으로 끼움결합되어 있으므로, 상기 립타입 시일(1)은, 금속(카트리지(11) 또는 케이스(31))에 고무상 탄성체(제1 립시일부재(21))를 가류 접착한다고 하는 구성을 가지고 있지 않다. 따라서, 상기 립타입 시일(1)이 고부하 조건에서 사용되어도 고무상 탄성체에 접착구조 특유의 발포현상이 발생하지 않으므로, 립타입 시일(1)의 내발포성을 향상시키며, 밀봉성능을 안정화시킬 수 있다.

또, 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)를 카트리지(11)에 삽입할 때 제1 립시일부재(21)를 그다지 변형시키지 않고, 제1 립시일부재(21)의 밀봉유체측으로 어댑터(61)를 끼움결합함으로써 제1 립시일부재(21)가 카트리지(11)로부터 빠지는 것을 방지하는 구성으로 하였기 때문에, 제1 립시일부재(21)가 그다지 변형되지 않는 결과로서, 제1 립시일부재(21)의 시일립(24)의 진원도나 동축도를 확보할 수 있다. 따라서, 제1 립시일부재(21)의 시일립(24)에 의한 밀봉성능을 안정화시킬 수 있다.

게다가 또, 케이스(31)에서의 제1 플랜지부(33)의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부(35)가 설치되고, 이 볼록부(35)가 수지제의 제2 립시일부재(41)와 걸림결합함으로써 케이스(31) 및 제2 립시일부재(41)가 회전저지되어 있기 때문에, 케이스(31)에 원주상 일부의 볼록부(35)를 설치할 뿐인 단순한 구성으로 부품들을 유효하게 회전저지할 수 있다. 따라서, 수지제의 제2 립시일부재(41)가 축(74)과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 방지할 수 있어, 이점에서도 밀봉성능을 안정화시킬 수 있다.

또한, 상기 볼록부(35)가 프레스 가공으로 형성됨에 따라서 제1 플랜지부(33)의 이면에 원주상 일부의 오목부(36)가 설치되며, 이 오목부(36)에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재(21)가 걸림결합함으로써 케이스(31) 및 제1 립시일부재(21)가 회전저지되어 있기 때문에, 케이스(31)에 원주상 일부의 오목부(36)를 설치할 뿐인 간단한 구성으로 부품들을 유효하게 회전저지할 수 있다. 따라서, 제2 립시일부재(41), 백업링(51) 및 케이스(31)로 이루어지는 조립품이 축(74)과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 방지할 수 있어, 이 점에서도 밀봉성능을 안정화시킬 수 있다.

또, 케이스(31)에서의 제1 플랜지부(33) 내주측에서 제2 립시일부재(41)의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착접촉하는 환형돌기(26)가 제1 립시일부재(21)에서의 지름방향부(23)의 대기측 단면에 설치되어 있기 때문에, 상기 부분의 시일성을 향상시킬 수 있고, 게다가 환형 돌기(26)가 제2 립시일부재(41)를 전체 둘레에 걸쳐 가압하므로, 제2 립시일부재(41)의 자세를 안정화시킬 수 있다. 따라서 이점에서도 밀봉성능을 안정화시킬 수 있다.

제2 실시예···

또한, 상기 제1 실시예에서는, 카트리지(11)의 플랜지부(13)와 케이스(31)의 제2 플랜지부(34)와는 서로 축방향으로 맞닿는 구성으로 되어 있지만, 여기에 회전저지 구조를 설치하면, 수지제의 제2 립시일부재(41), 백업링(51) 및 케이스(31)로 이루어지는 조립체가 축(74)과의 슬라이딩에 의해 공동회전하는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 도 3은, 제2 실시예로서, 이와 같은 회전저지 구조를 설치한 것으로서, 즉 카트리지(11)의 플랜지부(13)의 내주 가장자리부에 원주상 일부의 클로부(16)가 설치되는 동시에 이 클로부(16)에 대응하여 케이스(31)의 제2 플랜지부(34)의 내주 가장자리부에 노치부(37)가 설치되고, 클로부(16)가 밀봉유체측(A)으로 구부려져 노치부(37)에 걸림결합함으로써 카트리지(11) 및 케이스(31)가 회전저지되어 있다. 클로부(16) 및 노치부(37)는 원주상 한 부위 또는 복수 부위(예컨대 3등배(等配))에 설치된다.

상기 제1 실시예에서의 제1 립시일부재(21)의 시일립(24)에는, 그 슬라이딩부에, 축회전시에 펌핑작용을 하여 밀봉유체를 되돌림으로써 시일작용을 발휘하는 나사부(나사시일)(25)가 설치되어 있지만, 이 나사부(25)에 대해서는 이하와 같은 변형(variation)이 고려된다.

제3 실시예···

즉, 상기 제1 실시예에 관한 도 1에서는, 나사부(25)가 편(片)방향 나사구조로 되어 있는데 반해, 제3 실시예로서 나타내는 도 4에서는, 나사부(25)가 양방향 나사구조로 되며, 즉 경사방향(나사의 기울어짐 방향)을 서로 반대방향으로 하는 정(正)방향의 나사(단위 나사)(25a)와 역(逆)방향 나사(단위나사)(25b)가 원주상 서로 번갈아 다수 설치되어 있다. 통상은, 펌프의 기종마다 축(74)의 회전 방향이 결정되어 있으므로, 나사부(25)는 편방향 나사구조라도 충분히 기능하지만, 다기종의 펌프에 립타입 시일(1)을 장착하는 것을 고려하면, 나사부(25)는 양방향 나사구조인 쪽이 좋고, 이와 같이 나사부(25)가 양방향 나사구조라면, 축(74)이 어느 방향으로 회전하는 경우라도 대응할 수 있다.

제4 실시예···

단, 본 발명에 있어서 나사부(25)는 부가적인 구조이므로, 제4 실시예로서 나타내는 도 5와 같이, 나사부(25)는 생략되어도 좋다. 이 나사없는 구조는, 시일립(24)의 축(74)에 대한 밀착성을 양호하게 하여 시일성을 향상시키고자 하는 경우 등에 이용된다.

또한, 도시하고 있지는 않지만, 나사부(25)로서는, 축회전시에 펌핑 작용을 하여 밀봉유체를 흡입함으로써 윤활작용을 발휘하는 것을 시일립(24)의 슬라이딩부에 설치하는 것도 고려된다.

카트리지(11)에 대해서는, 이하의 변형이 고려된다.

즉, 하우징(72)의 보어지름(bore diameter)(축구멍 내부지름)에 립타입 시일(1)을 적합시키기 위해, 카트리지(11)로서 지름방향 입체구조인 것을 이용하는 것으로 하고, 이와 같이 하면, 립타입 시일(1)로서 원사이즈를 준비함으로써 다기종의 펌프에 대한 적용이 가능하게 된다. 또한, 하우징 형상이나 주변부품과의 위치관계에서, 다른 S자 형상 단면을 구비하는 카트리지(11)를 준비하여 둠으로써, 다기종의 펌프에 대한 적용이 가능하게 되며, 메커니컬 시일(mechanical seal)로부터의 부품 변경도 가능하게 된다.

제5 내지 제7 실시예···

이와 같은 관점으로부터, 제5 실시예로서 나타내는 도 6, 제6 실시예로서 나타내는 도 7 및 제7 실시예로서 나타내는 도 8에서는 각각 카트리지(11)가 이하와 같이 구성되어 있다.

즉, 카트리지(11)는, 금속 등 소정의 강재(剛材), 예컨대 금속판의 프레스품으로 이루어지고, 전체로서 환형으로 성형되며, 대기측 단부에 내향 플랜지부(13)를 일체로 성형한 통형상부(12)를 가지며, 이 통형상부(12)의 밀봉유체측 단부에 지름방향 외측을 향하여 원호형 단면의 내주측 반전부(17)가 일체로 성형되고, 이 내주측 반전부(17)의 외주 단부로터 지름방향 경사 외측을 향하여 직선형상 단면의 지름방향 확대부(18)가 일체로 성형되며, 이 지름방향 확대부(18)의 외주 단부에 지름방향 외측을 향하여 원호형 단면의 외주측 반전부(19)가 일체로 성형되고, 이 외주측 반전부(19)의 외주 단부로부터 축방향 한쪽(밀봉유체측)을 향하여 외주측 통형상부(20)가 일체로 성형되며, 이 외주측 통형상부(20)의 밀봉유체측 단부에 외향 플랜지부(14)가 일체로 성형되어 있고, 이들 카트리지(11)는 통형상부(12)의 내주 측에 제1 립시일부재(21) 및 어댑터(61)를 유지하는 동시에, 외주측 통형상부(20)에 의해 하우징(72)의 축구멍 내주에 끼움결합된다. 카트리지(11)는 전체로서 S자 형상 단면을 나타낸다. 지름방향 확대부(18)는, 립타입 시일(1)의 중심축선과 직교하는 평면 형상의 것이어도 좋다.

도 6의 예에서는, 내향 플랜지(13)보다도 외주측 반전부(19) 쪽이 축방향 한쪽(대기측)으로 돌출하는 동시에 외향 플랜지부(14)보다도 내주측 반전부(17) 쪽이 축방향 한쪽(밀봉유체측)으로 돌출하는 형상으로 되어 있다. 도 7의 예에서는, 내향 플랜지(13)보다도 외주측 반전부(19) 쪽이 축방향 한쪽(대기측)으로 돌출하는 동시에 내주측 반전부(17)보다도 외향 플랜지(14) 쪽이 축방향 한쪽(밀봉유체측)으로 돌출하는 형상으로 되어 있다. 또 도 8의 예에서는, 외주측 반전부(19)보다도 내향 플랜지부(13) 쪽이 축방향 한쪽(대기측)으로 돌출하는 동시에 내주측 반전부(17)보다도 외향 플랜지부(14) 쪽이 축방향 한쪽(밀봉유체측)으로 돌출하는 형상으로 되어 있으며, 이와 같이 이들 형상을 적절하게 변경함으로써 하우징(72)의 단면(72a)에 대한 립타입 시일(1)의 축방향 삽입깊이를 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.

1 립타입 시일
11 카트리지(catridge)
12 통형상부(tubular portion)
13, 53 플랜지부
14 외향 플랜지부(outward flange portion)
15 외주 시일부(outer peripheral seal portion)
16 클로부(claw portion)
17 내주측 반전부(inner peripheral side reverse portion)
18 지름방향 확대부
19 외주측 반전부(outer peripheral side reverse portion)
20 외주측 통형상부
21 제1 립시일부재
22, 52 원통부
23 지름방향부
24, 43 시일립
24a, 43a 립단(lip end)
25 나사부
25a, 25b 나사
26 환형돌기
31 케이스
32 통형상부
33 제1 플랜지부
34 제2 플랜지부
35 볼록부
36 오목부
37 노치부(notch portion)
41 제2 립시일부재
42 평면부
51 백업링
61 어댑터
62 환형부
63 가압부
71 워터 펌프
72 하우징
72a 단면(end surface)
73 베어링
74 축
75 풀리
76 임펠러
A 밀봉유체측
B 대기측

Claims

하우징의 축구멍 내주에 장착되어 축의 둘레면에 슬라이딩 가능하게 밀착접촉함으로써 기기내의 밀봉유체가 대기측으로 누설하는 것을 억제하는 립타입 시일로서,
상기 축구멍 내주에 끼움결합되는 카트리지와, 상기 카트리지에 비접착으로 끼움결합된 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재와, 상기 제1 립시일부재에 비접착으로 끼움결합된 케이스와, 상기 케이스에 코깅 유지된 수지제의 제2 립시일부재 및 이것을 지지하는 백업링과, 상기 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 상기 카트리지에 끼움결합된 어댑터를 가지며,
상기 카트리지는, 통형상부의 대기측 단부에 내향 플랜지부를 일체로 가지고,
상기 제1 립시일부재는, 상기 카트리지의 통형상부의 내주측에 끼움결합된 원통부와, 상기 원통부의 밀봉유체측 단부에 설치된 지름방향부와, 상기 지름방향부의 내주 단부에 설치된 시일립을 일체로 가지며,
상기 케이스는, 상기 제1 립시일부재의 원통부의 내주측이며 상기 지름방향부 및 카트리지의 플랜지부의 사이에 끼움결합된 통형상부와, 상기 지름방향부에 접하도록 상기 통형상부의 밀봉유체측 단부에 설치된 제1 플랜지부와, 상기 카트리지의 플랜지부에 접하도록 상기 통형상부의 대기측 단부에 설치된 제2 플랜지부를 일체로 가지며, 상기 제1 및 제2 플랜지부 사이에 상기 제2 립시일부재 및 백업링을 코깅 유지하고,
상기 어댑터는, 상기 제1 립시일부재의 밀봉유체측에서 상기 카트리지에 끼움결합됨으로써 상기 제1 립시일부재가 상기 카트리지로부터 빠지는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제1항에 있어서,
케이스에서의 제1 플랜지부의 대기측 단면에 원주상 일부의 볼록부가 설치되고, 상기 볼록부가 수지제의 제2 립시일부재와 걸림결합함으로서 상기 케이스 및 제2 립시일부재가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제2항에 있어서,
상기 볼록부가 프레스가공으로 형성됨으로써 제1 플랜지부의 밀봉유체측 단면에 상기 볼록부에 대응하는 원주상 일부의 오목부가 설치되고, 상기 오목부에 고무상 탄성체제의 제1 립시일부재가 걸림결합함으로써 상기 케이스 및 제1 립시일부재가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
카트리지에서의 플랜지부의 내주 가장자리부에 원주상 일부의 클로부가 설치되는 동시에 상기 클로부에 대응하여 케이스에서의 제2 플랜지부의 내주 가장자리부에 노치부가 설치되며, 상기 클로부가 구부려져 상기 노치부에 걸림결합함으로써 상기 카트리지 및 케이스가 회전저지되어 있는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
케이스에서의 제1 플랜지부의 내주측에서 제2 립시일부재의 밀봉유체측 단면에 전체 둘레에 걸쳐 밀착접촉하는 환형 돌기가, 제1 립시일부재에서의 지름방향부의 대기측 단면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.