KR20110109282A

KR20110109282A - 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰

Info

Publication number: KR20110109282A
Application number: KR1020100028931A
Authority: KR
Inventors: 강동국; 장지덕; 김혜영
Original assignee: 평화오일씰공업주식회사
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-06

Abstract

본 발명은 차량 크랭크 축용 오일 씰을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 크랭크축용 오일 씰은, 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에 삽입된 지지 프레임과, 상기 크랭크 하우징 내의 오일이 상기 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이를 통해 누설되는 것을 방지하도록 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축으로 돌출 형성된 메인 립을 포함하고, 상기 메인 립은 상기 크랭크 축과 접하는 요철 립부를 가지며, 상기 요철 립부의 상기 크랭크 축과 접하는 상면은 8㎛ 내지 30㎛의 표면거칠기를 가진다.

Description

극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰{OIL SEAL FOR CRANK SHAFT OF VEHICLE WITH MICRO BUMPY SPACE}

본 발명은, 차량 엔진의 구동력을 받아서 바퀴로 전달하는 차량 크랭크에 있어서, 오일의 누설을 방지하는 차량 크랭크축용 오일씰에 관한 것이다.

일반적으로, 크랭크는 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 장치이다. 크랭크 축은 원활한 구동을 위해 크랭크 축을 감싸는 크랭크 하우징에는 오일이 일부 채워진다. 또한, 크랭크 하우징으로부터 오일이 누설되지 않도록, 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에는 오일씰이 설치되고 있다.

이러한 종래의 오일씰은 지지 프레임, 메인 립, 더스트립으로 이루어진다.

지지 프레임은 오일씰을 외형을 이루는 것으로, 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에 삽입된다.

메인 립은 크랭크 하우징 내의 오일이 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이를 통해 누설되는 것을 방지하도록 지지 프레임으로부터 크랭크 축으로 돌출 형성된다.

더스트 립은 크랭크 하우징의 외부로부터 메인 립과 크랭크 축 사이로 대기에 포함된 더스트가 유입되는 것을 방지하도록 지지 프레임으로부터 크랭크 축으로 돌출 형성된다.

오일이 누수되지 않도록, 상기 메인 립은 크랭크 축과 예를 들어 0.5mm/side 의 간섭이 발생하도록 형성된다. 이와 더불어 스프링 하중이 메인 립에 작용하게 된다. 이에 따라서 크랭크 축이 회전하게 되면, 상기 크랭크축과 메인 립 사이에 마찰 저항이 커지게 된다.

상기 마찰 저항이 커지게 되면, 오일씰의 마모로 인하여 수명이 단축된다는 문제점이 있다. 또한, 마찰 저항이 커지면, 크랭크 축이 회전하는데 저항력으로 작용하게 되어서, 차량 연비가 나빠지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크랭크 축과의 마찰 저항을 감소시킬 수 있는 구조를 가진 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰은, 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에 삽입된 지지 프레임과, 상기 크랭크 하우징 내의 오일이 상기 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이를 통해 누설되는 것을 방지하도록 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축으로 돌출 형성된 메인 립을 포함하고, 상기 메인 립은 상기 크랭크 축과 접하는 요철 립부를 가지며, 상기 요철 립부의 상기 크랭크 축과 접하는 상면은 8㎛ 내지 30㎛의 표면거칠기를 가진다.

이 경우, 상기 요철 립부의 상면은 방전가공에 의하여 상기 표면거칠기를 가질 수 있다.

또한, 상기 요철 립부의 상면 상에는, 상기 크랭크 축에 경사지면서 나란히 이격 형성된 복수의 프로펠러 핀들이 형성될 수 있다.

한편, 상기 메인 립 외측에는, 상기 크랭크 하우징의 외부로부터 상기 메인 립과 크랭크 축 사이로 대기에 포함된 먼지가 유입되는 것을 방지하도록 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축으로 돌출 형성된 더스트 립이 형성되고, 상기 메인 립은 상기 더스트 립 방향으로, 상기 크랭크 축 방향으로 점점 가까워지도록 경사지게 형성된 내측 립부와, 상기 내측 립부와 접하면서 점점 상기 크랭크 축에서 멀어지도록 경사지게 형성된 외측 립부와, 상기 외측 립부와 상기 더스트 립 사이를 연결하는 연결부가 형성되며, 상기 외측 립부가 상기 요철 립부일 수 있다.

본 발명에 따르면, 메인 립 표면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부에 오일이 머물게 되어서 유막이 형성됨으로써, 윤활 효과가 발생한다. 이로 인하여, 크랭크 축과 오일씰 간의 마찰저항이 낮추어져서, 오일씰의 마모가 적게 되어서 수명이 연장되고, 차량의 연비가 향상된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극세 요철면을 갖는 크랭크 축용 오일씰을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 크랭크 축용 오일씰이 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에 적용되는 예를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 A부를 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 요철 립부의 표면을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 요철 립부를 정면에서 도시한 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 크랭크축용 오일씰(100)은 지지 프레임(110)과, 씰링 본체(210)를 포함한다. 이러한 크랭크 축용 오일씰(100)은 중공의 환형 형상으로 이루어질 수 있어서, 중공에 크랭크 축(20)이 삽입되어서 통과된다

지지 프레임(110)은 오일 씰의 기본 프레임으로서 씰링 본체(210)를 지지한다. 상기 지지 프레임(110)은 크랭크 하우징(10)과 크랭크 축(20) 사이에 삽입될 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 지지 프레임(110)은 지지부(111)와, 절곡부(113)를 포함할 수 있다. 지지부(111)는 크랭크 하우징(10)과 크랭크 축(20) 사이에 끼움 결합시 크랭크 하우징(10)의 내벽에 지지되도록 한다. 지지부(111)는 크랭크 하우징(10)에 지지되는 면적이 증대될 수 있도록, 크랭크 하우징(10)의 내벽과 나란하게 연장 형성되는 것이 바람직하다.

절곡부(113)는 지지부로부터 크랭크 축(20) 방향으로 절곡 형성된다. 절곡부는 오일씰 전체가 크랭크 하우징(10)과 크랭크 축(20) 사이에 삽입된 상태에서, 오일씰의 내부가 개방되지 않도록 지지부의 외측을 향한 단부로부터 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

지지 프레임(110)은 씰링 본체(210)를 지지하는 효과를 높이는 한편, 크랭크 하우징(10)에 견고하게 지지될 수 있도록, 강성 재질, 예컨대 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 씰링 본체(210)는 크랭크 하우징(10) 내의 오일이 상기 크랭크 하우징(10)과 크랭크 축(20) 사이를 통해 누설되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 씰링 본체(210)은 메인 립(120)을 포함할 수 있다. 상기 메인 립(120)은 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축(20)으로 돌출 형성되며, 상기 크랭크 축(20)의 둘레를 따라 립 형상으로 연속되게 형성된다.

상기 메인 립(120)은 크랭크 하우징(10)과 크랭크 축(20) 사이의 씰링 효과를 높이기 위해, 돌출 부위가 크랭크 축(20)과의 간섭에 의해 탄성 변형될 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 메인 립(120)은 탄성 부재(150)에 의해 크랭크 축(20)으로 가압되는 것이 바람직하다. 여기서, 탄성 부재(150)는 메인 립(120)을 크랭크 축(20)으로 밀착시키려는 탄성력을 갖도록, 인장시 수축하려는 복원력을 갖는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 이와 함께, 탄성 부재(150)는 메인 립(120)을 크랭크 축(20)으로 고르게 가압할 수 있도록, 메인 립(120)의 둘레를 감쌀 수 있는 링 형상으로 이루어질 수 있다.

씰링 본체(210)는 더스트 립(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 더스트 립(130)은 대기에 포함된 먼지가 외부로부터 메인 립(120)과 크랭크 축(20) 사이로 유입되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이에 따라, 크랭크 축(20)이 메인 립(120)에 대해 회전하는 과정에서, 상기 먼지에 의해 메인 립(120)이 마모되는 현상이 방지될 수 있다. 이를 위해, 더스트 립(130)은 메인 립(120)보다 외측에 배치된다. 더스트 립(130)은 지지 프레임(110)으로부터 크랭크 축(20)으로 돌출 형성된다. 그리고, 더스트 립(130)은 크랭크 축(20)의 둘레를 따라 립 형상으로 연속되게 형성된다.

상기 더스트 립(130)은 메인 립(120)과 크랭크 축(20) 사이로 외측 먼지가 유입되는 것을 방지하는 효과를 높이기 위해, 돌출 부위가 크랭크 축(20)과의 간섭에 의해 탄성 변형될 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 더스트 립(130)은 상기 크랭크 축(20)과 0.2㎜ 내지 0.6㎜ 정도의 간섭량으로 간섭되게 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 씰링 본체(110)는 외곽 씰링부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 외곽 씰링부(140)는 상기 지지 프레임(110) 외곽을 감싸면서, 상기 크랭크 하우징(10)에 접하도록 설치되어서, 상기 크랭크 하우징과의 사이로 오일이 누수되는 것을 방지한다.

한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 크랭크축용 오일씰(100)은 메인 립(120)을 상기 크랭크 축(20)으로 가압하는 탄성 부재(150)를 더 구비할 수 있다. 이러한 탄성 부재(150)는 메인 립(120)을 크랭크 축(20)으로 밀착시키려는 탄성력을 갖도록, 인장시 수축하려는 복원력을 갖는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 이와 함께, 탄성 부재(150)는 메인 립(120)을 크랭크 축(20)으로 고르게 가압할 수 있도록, 메인 립(120)의 둘레를 감쌀 수 있는 링 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 메인 립(120)은 상기 크랭크 축과 접하는 요철 립부(220)를 가질 수 있다. 상기 요철 립부(220)의 상기 크랭크 축과 접하는 상면은 Ra=8㎛ 내지 30㎛의 표면 거칠기를 가진다. 이에 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 요철 립부(220)의 상면이 인접 형성된 산(221)들과 골(223)들로 이루어져서, 미세하게 울퉁불퉁한 형상을 가진다

이 경우, 표면거칠기의 표기 기호로서 Ra(Roughness average)는 평균 거칠기를 의미하며, 거칠기 곡선에서 각각의 산과 골의 높이를 z라 할 때 아래의 식이 성립된다.

Ra = (z1+z2+z3+...+zn)/n

상기 범위에서의 요철 립부(220)의 상면은, 요철 형상으로 인하여 상기 크랭크 축과의 접촉 면적을 감소시킨다. 이에 따라서 크랭크 축과의 마찰 저항이 작아진다.

또한, 상기 골에 오일(O)이 머물러 요철 립부의 상면에 유막이 형성된다. 이에 따라서 윤활의 효과가 있어서 오일씰이 크랭크 축과의 마찰로 인하여 마모가 발생하는 것을 줄일 수 있게 된다.

이 경우, 상기 Ra는 8㎛ 내지 30㎛의 값을 가지는 것이 바람직하다. Ra가 8㎛보다 작은 경우에는 산골이 너무 작아서 상기 크랭키 축과 접촉하는 면적이 커지게 되어서, 접촉 면적의 감소 효과 및 윤활 효과가 발생하지 않기 때문이다. 또한, Ra가 30㎛보다 큰 경우에는 씰링 기능을 저하되기 때문이다.

이 경우, 상기 Ra는 15㎛ 내지 25㎛인 것이 보다 바람직하다.

상기 요철 립부의 상면은 방전가공에 의하여 상기 표면 거칠기를 가지도록 할 수 있다. 이를 위하여 고무를 성형하기 위한 프레스 가황기에서, 상기 요철 립부에 대응되는 캐비티 면에 플라즈마 방전 가공을 한 다음, 상기 오일 씰에 전사하도록 할 수 있다.

즉, 상기 캐비티 면에 방전 가공을 하게 되면, 상기 캐비티 면은 일정한 표면거칠기를 가지면서 조밀하게 된다. 이에 따라서 상기 프레스 가황기를 통하여 성형되는 오일 씰의 요철 립부의 상면은 상기 표면거칠기에 대응되어서 조밀하게 된다. 이 경우 상기 방전가공은 플라즈마 방전 가공일 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인 립(120)은 상기 더스트 립 방향으로, 내측 립부(121)와, 외측 립부(124)와, 연결부(127)를 포함할 수 있다. 내측 립부(121)는 상기 크랭크 축 방향으로 점점 가까워지도록 경사지게 형성된다. 외측 립부(124)는 상기 내측 립부(121)와 접하면서 점점 상기 크랭크 축(20)에서 멀어지도록 경사지게 형성된다. 상기 외측 립부(124)와 내측 립부(121)의 접선이 크랭크 축과 가장 먼저 접하게 되는 면이고, 상기 내측 립부(121)이 상기 크랭크 축과 간섭되도록 접하게 된다. 따라서, 상기 외측 립부(124)가 요철 립부(220)가 된다.

상기 오일 씰에 상기 크랭크 축(20)이 삽입되면, 외측 립부(124)가 상기 크랭크 축(20)에 접하게 된다. 연결부(127)는 상기 외측 립부(124)와 상기 더스트 립(130) 사이를 연결한다.

한편, 상기 요철 립부(220)의 표면 상으로 복수로 나란히 이격 배치된 복수의 프로펠러 핀(225)들을 돌출될 수 있다. 상기 프로펠러 핀(225)들은 상기 크랭크 축에 경사지도록 배치된 것으로, 오일이 크랭크 축을 따라서 외부로 배출되는 것을 다시 크랭크 축 내부로 가이드 하는 기능을 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 크랭크 축용 오일 씰 110: 지지 프레임
120: 메인 립 121: 내측 립부
124: 외측 립부 127: 연결부
130: 더스트 립 150: 탄성 부재
210: 씰링 본체 220: 요철 립부
225: 프로펠러 핀

Claims

오일이 일부 채워진 크랭크 하우징과, 상기 크랭크 하우징에 대해 회전 가능하게 설치되고 차량 엔진의 구동력을 받아서 바퀴로 전달하는 크랭크 축을 구비한 차량 크랭크에 채용되는 차량 크랭크축용 오일씰에 있어서,
상기 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이에 삽입된 지지 프레임; 및
상기 크랭크 하우징 내의 오일이 상기 크랭크 하우징과 크랭크 축 사이를 통해 누설되는 것을 방지하도록 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축으로 돌출 형성된 메인 립;을 포함하고,
상기 메인 립은 상기 크랭크 축과 접하는 요철 립부를 가지며, 상기 요철 립부의 상기 크랭크 축과 접하는 상면은 8㎛ 내지 30㎛의 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰.
제1항에 있어서,
상기 요철 립부의 상면은 방전가공에 의하여 상기 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰.
제1항에 있어서,
상기 요철 립부의 상면 상에는, 상기 크랭크 축에 경사지면서 나란히 이격 형성된 복수의 프로펠러 핀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰.
제1항에 있어서,
상기 메인 립 외측에는, 상기 크랭크 하우징의 외부로부터 상기 메인 립과 크랭크 축 사이로 대기에 포함된 먼지가 유입되는 것을 방지하도록 상기 지지 프레임으로부터 상기 크랭크 축으로 돌출 형성된 더스트 립이 형성되고,
상기 메인 립은 상기 더스트 립 방향으로, 상기 크랭크 축 방향으로 점점 가까워지도록 경사지게 형성된 내측 립부와, 상기 내측 립부와 접하면서 점점 상기 크랭크 축에서 멀어지도록 경사지게 형성된 외측 립부와, 상기 외측 립부와 상기 더스트 립 사이를 연결하는 연결부가 형성되며,
상기 외측 립부가 상기 요철 립부인 것을 특징으로 하는 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰.
제1항에 있어서,
상기 요철 립부의 상기 크랭크 축과 접하는 상면은 15㎛ 내지 25㎛의 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 극세 요철면을 갖는 차량 크랭크축용 오일씰.