KR20160095436A

KR20160095436A - 오일 씰

Info

Publication number: KR20160095436A
Application number: KR1020150016689A
Authority: KR
Inventors: 서재광
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-08-11
Also published as: KR102389307B1

Abstract

오일 씰은 내부에 오일을 수용하기 위한 공간을 형성하도록 크랭크축과 크랭크케이스 사이에 설치되며 탄성복원력에 의해 크랭크축 및 크랭크케이스와 밀착함으로써 크랭크케이스 내부의 기밀을 유지하기 위한 제1 씰링부재, 및 제1 씰링부재의 내측에 일단부가 고정되고 타단부는 벤딩되어 크랭크축의 외주면 상에 슬라이딩 가능하도록 접촉하며 크랭크축이 회전함에 따라 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 유출되는 오일을 상기 크랭크케이스 내부로 되돌리기 위한 나선홈을 갖는 제2 씰링부재를 포함한다. 상기 나선홈은, 제2 씰링부재의 상기 크랭크케이스와 접촉하는 표면에 제1 깊이를 갖도록 형성된 제1 나선홈 및 제1 나선홈과 연속되도록 제2 씰링부재의 벤딩된 표면에 제1 깊이와 다른 제2 깊이를 갖도록 형성된 제2 나선홈을 포함한다.

Description

오일 씰{OIL SEAL}

본 발명은 오일 씰에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 크랭크케이스 내부의 오일이 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 오일 씰에 관한 것이다.

내연기관의 엔진은 연료를 연소시켜 발생하는 동력을 이용하여 피스톤을 왕복 운동시키고, 피스톤의 왕복 운동은 커넥팅 로드를 통해 크랭크축에 전달된다. 크랭크축은 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환시킬 수 있다. 변환된 회전 운동 에너지는 플라이휠 및 변속기 등을 거쳐 바퀴의 구동축으로 전달될 수 있다.

크랭크축은 커넥팅 로드에 접속되고, 크랭크케이스 내에서 고속으로 회전할 수 있다. 이때, 크랭크케이스 내부로 오일이 공급되어 커넥팅 로드 및 크랭크축 등의 마모와 소착을 방지할 수 있다.

한편, 크랭크케이스 내부의 오일은 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 누출될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 크랭크축과 크랭크케이스 사이에 오일 씰이 설치될 수 있다. 오일 씰은 크랭크축과 크랭크케이스 간의 기밀을 유지하여 크랭크케이스 내부의 오일이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 과제는 크랭크축의 외주면을 따라 오일이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 오일 씰을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 오일 씰은, 내부에 오일을 수용하기 위한 공간을 형성하도록 크랭크축과 크랭크케이스 사이에 설치되며 탄성복원력에 의해 상기 크랭크축 및 상기 크랭크케이스와 밀착함으로써 상기 크랭크케이스 내부의 기밀을 유지하기 위한 제1 씰링부재, 및 상기 제1 씰링부재의 내측에 일단부가 고정되고 타단부는 벤딩되어 상기 크랭크축의 외주면 상에 슬라이딩 가능하도록 접촉하며 상기 크랭크축이 회전함에 따라 상기 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 유출되는 오일을 상기 크랭크케이스 내부로 되돌리기 위한 나선홈을 갖는 제2 씰링부재를 포함할 수 있다.

상기 나선홈은, 상기 제2 씰링부재의 상기 크랭크케이스와 접촉하는 표면에 제1 깊이를 갖도록 형성된 제1 나선홈 및 상기 제1 나선홈과 연속되도록 상기 제2 씰링부재의 벤딩된 표면에 상기 제1 깊이와 다른 제2 깊이를 갖도록 형성된 제2 나선홈을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 씰링부재는 상기 크랭크축과 접촉하도록 상기 크랭크축 방향으로 돌출하여 외부의 이물질이 상기 크랭크케이스 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 더스트 립을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 씰링부재는 상기 크랭크케이스와 접촉하도록 외측면 상에 환형으로 돌출된 적어도 하나의 외주 씰링부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 오일 씰은 상기 제1 씰링부재의 내측에 결합되며 상기 오일 씰이 일정한 외형을 유지하도록 지지하기 위한 보강부재를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 씰링부재는 상기 나선홈보다 돌출하여 상기 크랭크축과 접촉하며, 상기 나선홈의 연속성을 중단시켜 상기 크랭크축 정지 시에 상기 크랭크케이스 내부의 오일이 상기 나선홈을 따라 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 누유 방지부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 씰링부재는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 나선홈의 간격은 제1 피치이고, 상기 제2 나선홈의 간격은 상기 제1 피치와 다른 제2 피치일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 오일 씰은 크랭크케이스와 크랭크축 사이에 설치되어 크랭크케이스 내부의 오일이 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 나선홈의 간격을 변화시킴으로써 오일 씰에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 오일 씰의 크랭크축에 대한 추종성을 향상시킬 수 있고, 크랭크축의 회전이 멈춘 순간에 크랭크케이스 내부의 오일이 외부로 유출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 오일 씰을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 오일 씰을 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 제2 씰링부재를 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1의 제2 씰링부재를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 에이징 전후의 누설 압력을 나타내는 그래프이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 오일 씰(100)은 내부에 오일이 수용되는 공간(10)을 형성하도록 크랭크축(200)과 크랭크케이스(300) 사이에 설치되는 제1 씰링부재(110), 제1 씰링부재(110)의 내측에 결합되는 보강부재(120), 및 제1 씰링부재(110)의 내측에 일단부가 고정되고 타단부는 크랭크축(200)에 슬라이딩 가능하도록 접촉하는 제2 씰링부재(130)를 포함할 수 있다.

내연기관의 엔진(도시되지 않음)은 실린더(도시되지 않음) 내에서 연료를 연소시키고, 연소 시에 발생하는 폭발력을 이용하여 피스톤(도시되지 않음)을 운동시킬 수 있다. 상기 피스톤은 상기 실린더 내에서 왕복 운동을 하게 되며, 상기 피스톤의 운동에너지는 커넥팅 로드(도시되지 않음)를 통해 크랭크축(200)으로 전달될 수 있다. 크랭크축(200)은 상기 피스톤의 왕복 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환시키며, 변환된 회전 운동에너지는 플라이휠(도시되지 않음) 및 변속기(도시되지 않음) 등을 거쳐 바퀴의 구동축으로 전달될 수 있다.

크랭크케이스(300)는 실린더 블록(도시되지 않음) 하부에 설치되며, 크랭크축(200)의 일부를 수용할 수 있다. 크랭크축(200)의 일단은 크랭크케이스(300) 내부에 수용되며, 타단은 크랭크케이스(300) 외부로 연장하여 상기 플라이휠과 연결될 수 있다.

크랭크케이스(300)의 내부 공간(10)에는 오일이 수용될 수 있다. 상기 오일은 상기 커넥팅 로드 및 크랭크축(200) 등에 윤활유로 작용하여 크랭크케이스(300) 내부 부품들의 마모와 소착을 방지할 수 있다. 이 때, 오일 씰(100)은 크랭크축(200)과 크랭크케이스(300) 사이에 설치되어 크랭크케이스(300) 내부(10)의 오일이 외부(20)로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 오일 씰(100)은 제1 씰링부재(110), 제2 씰링부재(130), 및 보강부재(120)를 포함할 수 있다.

제1 씰링부재(110)는 크랭크축(200)과 크랭크케이스(300) 사이에 설치되며, 내부에는 오일을 수용하기 위한 내부 공간(10)을 가질 수 있다. 내부 공간(10)은 제1 씰링부재(110)에 의해 외부 공간(20)과 격리될 수 있다. 제1 씰링부재(110)의 중심에는 크랭크축(200)이 관통하며, 제1 씰링부재(110)의 외측면은 크랭크케이스(300)와 접촉할 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 씰링부재는 고무 등의 탄성부재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 씰링부재(110)는 탄성복원력에 의해 크랭크축(200) 및 크랭크케이스(300)와 각각 밀착함으로써 내부 공간(10)의 기밀을 유지할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 씰링부재(110)는 크랭크케이스(300)와 접촉하도록 외측면 상에 환형으로 돌출된 적어도 하나의 외주 씰링부(112)를 더 포함할 수 있다.

외주 씰링부(112)가 크랭크케이스(300)와 접촉함으로써, 제1 씰링부재(110)의 외측면 전체가 크랭크케이스(300)와 접촉하지 않더라도 내부 공간(10)의 기밀을 유지할 수 있다. 또한, 제1 씰링부재(110)의 외측면 반경을 줄일 수 있어, 오일 씰(100)을 크랭크케이스(300)와 크랭크축(200) 사이에 결합시키는 것이 보다 쉬워질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 씰링부재(110)는 크랭크축(200)을 향하여 내측 방향으로 돌출된 더스트 립(114)을 더 포함할 수 있다. 더스트 립(114)은 링 형상을 가지며, 크랭크축(200)과 접촉하여 외부 공간(20)의 이물질이 내부 공간(10)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

보강부재(120)는 제1 씰링부재(110)의 내측에 결합되며, 경우에 따라서는 보강부재(120)의 일부가 제1 씰링부재(110)의 내부에 삽입될 수도 있다. 보강부재(120)는 제1 씰링부재(110)가 일정한 형상을 유지하도록 지지할 수 있다. 또한, 보강부재(120)가 제1 씰링부재(110)를 지지함으로써, 제1 씰링부재(110)의 외측면과 크랭크케이스(300) 사이의 접촉성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 보강부재는 스틸 등의 금속부재를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제2 씰링부재(130)는 제1 씰링부재(110)에 고정 설치되는 고정부(132) 및 고정부(132)로부터 연장하여 크랭크축(200)에 슬라이딩 가능하도록 접촉하는 오일 립(134)을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 고정부(132) 및 오일 립(134)은 일체로 형성될 수도 있다.

고정부(132)는 제1 씰링부재(110)의 내측면에 결합되며, 제2 씰링부재(120)를 제1 씰링부재(110)에 고정시킬 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 고정부(132)가 보강부재(120)와는 접촉하지 않는 것으로 도시되었으나, 경우에 따라서는 고정부(132)가 보강부재(120)와 접촉하도록 연장될 수도 있다.

오일 립(134)은 고정부(132)로부터 크랭크축(200)을 향하여 연장 형성되며, 링 형상을 가질 수 있다. 오일 립(134)의 내부에는 크랭크축(200)이 삽입될 수 있다. 이 경우에 있어서, 크랭크축(200)과 접촉하는 방향의 오일 립(134)의 일면을 내측면(134a)으로 정의하고, 내부 공간(10)과 접촉하는 반대편의 타면은 외측면(134b)으로 정의하기로 한다.

고정부(132)로부터 크랭크축(200)을 향하여 연장된 오일 립(134)은 내측면(134a)이 크랭크축(200)과 접촉하도록 벤딩될 수 있다. 즉, 오일 립(134)은 크랭크축(200)과 접촉하는 접촉부(136) 및 고정부(132)와 접촉부(136)를 연결하는 벤딩부(138)를 포함할 수 있다. 벤딩부(138)는 접촉부(136)가 크랭크축(200)에 밀착되도록 오일 립(134)의 방향을 전환할 수 있다.

한편, 크랭크축(200)은 완전한 진원이 아니며, 크랭크축(200)의 회전 중심도 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 오일 립(134)에서 접촉부(136) 및 벤딩부(138)가 각각 차지하는 면적은 크랭크축(200)의 회전에 따라 다양하게 변화할 수 있다.

오일 립(134)은, 예를 들면, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 또는 고무 등을 포함할 수 있다. 상기 PTFE는 탄성 변형이 가능하며, 마찰계수가 작고 내마모성이 우수하다. 따라서, 오일 립(134)은 탄성복원력에 의해 크랭크축(200)에 밀착하여 내부 공간(10)의 기밀을 유지할 수 있고, 크랭크축(200)이 회전하면 크랭크축(200)의 외주면 상에서 슬라이딩할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 오일 립(134)은 내부 공간(10)에 충진된 오일이 크랭크축(200)의 표면을 따라 외부 공간(20)으로 유출되는 것을 방지하기 위한 제1 및 제2 나선홈들(137, 139) 및 누유 방지부(135)를 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 제1 및 제2 나선홈들(137, 139) 및 누유 방지부(135)는 모두 오일 립(134)의 내측면(134a)에 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 나선홈(137) 및 제2 나선홈(139)은 각각 오일 립(134)의 내측면(134a)에 형성되며, 오일 립(134)과 크랭크축(200) 사이에 나선형의 유로를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 나선홈은 상기 제2 씰링부재의 중심으로부터 반경이 제1 반경(R1) 내지 제2 반경(R2)인 영역에 형성될 수 있고, 상기 제2 나선홈은 상기 제2 씰링부재의 중심으로부터 반경이 제2 반경(R2) 내지 제3 반경(R3)인 영역에 형성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 크랭크축(200)의 반경은 제2 반경(R2)일 수 있다.

예를 들면, 상기 나선홈은 단면이 삼각형일 수 있다. 이와 다르게, 상기 나선홈의 단면은 사각형 또는 반원 등 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 및 제2 나선홈들(137, 139)의 회전 방향은 크랭크축(200)의 회전 방향과 서로 반대일 수 있다. 이에 따라, 크랭크축(200)이 회전하면 크랭크축(200) 표면의 오일은 제1 및 제2 나선홈들(137, 139)을 따라 내부 공간(10)으로 복귀할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 누유 방지부(135)는 오일 립(134)의 내측면(134a)에 접촉부(136)에 형성되며, 제1 나선홈(137)으로부터 돌출하여 크랭크축(200)과 접촉할 수 있다. 예를 들면, 상기 누유 방지부는 실질적으로 오일 립(134)의 내측면(134a)과 동일한 높이를 가지며, 내측면(134a)과 일체로 형성될 수 있다.

크랭크축(200)이 회전하는 동안에는, 크랭크축(200)의 회전 방향과 반대 방향으로 형성된 제1 및 제2 나선홈들(137, 139)에 의해 내부 공간(10)의 오일이 외부 공간(20)으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 제1 나선홈(137)은 크랭크축(200) 표면에서 연속하는 하나의 유로를 형성하므로, 크랭크축(200)의 회전이 정지되면 압력 구배에 의해 내부 공간(10)의 오일이 제1 나선홈(137)을 따라 외부 공간(20)으로 유출될 수 있다. 누유 방지부(135)는 제1 나선홈(137)의 연속성을 중단시킴으로써 크랭크축(200)이 회전하지 않는 경우에도 내부 공간(10)의 오일 유출을 방지할 수 있다.

즉, 크랭크축(200)이 회전하는 동안에는, 제1 및 제2 나선홈들(137, 139)에 의해 내부 공간(10)의 오일이 외부 공간(20)으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 크랭크축(200)의 회전이 멈춘 경우에는, 누유 방지부(135)가 내부 공간(10)과 외부 공간(20)을 분리함으로써 오일의 유출을 방지할 수 있다.

또한, 도 3에서는 오일 립(134)이 4개의 누유 방지부들(135)을 가지는 것으로 도시되었지만, 누유 방지부(135)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 오일 립(134)은 필요에 따라 다양한 개수의 누유 방지부들을 가질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 나선홈(137)은 내측면(134a)으로부터 제1 깊이(H1)를 가지며 나선홈들 간의 간격은 제1 피치(P1)일 수 있고, 제2 나선홈(139)은 내측면(134a)으로부터 제2 깊이(H2)를 가지며 나선홈들 간의 간격은 제2 피치(P2)일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 깊이(H1)는 제2 깊이(H2)와 다를 수 있고, 제1 피치(P1)는 제2 피치(P2)와 다를 수 있다. 즉, 제2 나선홈(139)은 제1 나선홈(137)과 내측면(134a)으로부터의 깊이가 서로 다를 수 있고, 제2 나선홈(139)은 제1 나선홈(137)과 피치가 서로 다를 수 있고, 또는 제2 나선홈(139)은 제1 나선홈(137)과 깊이 및 피치가 모두 다를 수도 있다.

크랭크축(200)의 회전 중심이 일정하지 않기 때문에, 크랭크축(200)이 회전함에 따라 오일 립(134)에 작용하는 응력은 일정하지 않을 수 있다. 특히, 상기 응력은 오일 립(134)의 벤딩부(138)에 집중될 수 있다. 벤딩부(138)에 작용하는 응력이 커지면 오일 립(134)의 크랭크축(200)에 대한 추종성이 나빠질 수 있다. 벤딩부(138)가 복원되어 오일 립(134)이 크랭크축(200)과 접촉하는데 소요되는 시간이 증가할 수 있기 때문이다. 이러한 오일 립(134)의 추종성 저하는 오일 유출을 야기할 수 있다. 따라서, 오일 립(134)의 크랭크축(200)에 대한 추종성을 증가시키고, 오일의 누출을 방지하기 위해서는 벤딩부(138)에 작용하는 응력을 낮춰주어야 한다.

예를 들어, 제2 나선홈(139)의 깊이(H2) 및 피치(P2)를 각각 제1 나선홈(137)의 깊이(H1) 및 피치(P1)보다 크게 형성하면, 벤딩부(138)에 작용하는 응력을 낮추어 오일 립(134)의 크랭크축(200)에 대한 추종성을 향상시킬 수 있다. 이러한 실험 결과는 도 6에 나타나있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 벤딩부(138)의 제2 나선홈(139)의 깊이(H2) 및 피치(P2)를 접촉부(136)의 제1 나선홈(137)의 깊이(H1) 및 피치(P1)보다 크게 형성하면, 제1 및 제2 나선홈들(137, 139)이 서로 동일한 경우와 비교하여 에이징(aging) 과정을 거친 이후의 누출 압력이 더 높을 수 있다. 상기 누출 압력은 내부 공간(10)의 오일이 유출되도록 하기 위하여 벤딩부(138)에 추가적으로 가해주어야 하는 한계 압력일 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 에이징 과정은, 예를 들면, 크랭크축(200)의 중심과 크랭크케이스(300) 일측에 형성된 오일 씰(100)이 삽입되는 개구의 중심 사이의 편심량(Shaft to bore misalignment, STBM)이 0.4mm이고 회전에 따른 크랭크축(200)의 중심의 편심량(Dynamic run-out, DRO)이 0.4mm인 조건에서, 크랭크축(200)을 3600rpm의 회전 속도로 4시간 동안 회전시킴으로써 진행될 수 있다.

도 6을 다시 참조하면, 상기 에이징 과정을 거치기 이전에는, 나선홈 간격의 균일성 여부와 무관하게 누출 압력은 모두 1.2bar일 수 있다. 즉, 벤딩부(138)에 1.2bar의 압력을 추가적으로 가해주어야 내부 공간(10)의 오일이 외부 공간(20)으로 누출될 수 있다.

상기 에이징 과정을 거친 이후에는, 제1 나선홈(137)과 제2 나선홈(139)이 동일한 경우에는 누출 압력이 0bar일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 나선홈들은 각각 0.2mm의 깊이와 0.4mm의 피치를 가질 수 있다. 이러한 실험 결과는 벤딩부(138)에 추가적인 압력을 가해주지 않더라도 크랭크축(200)의 회전이 멈춤과 동시에 내부 공간(10)에 충진된 오일이 외부로 누출될 수 있다는 것을 의미한다.

이와는 대조적으로, 제2 나선홈(139)의 깊이(H2) 및 피치(P2)를 제1 나선홈(137)의 깊이(H1) 및 피치(P1)보다 크게 형성한 경우에는 에이징 과정을 거친 이후의 누출 압력이 0.2bar일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 나선홈의 상기 제1 깊이와 상기 제1 피치는 각각 0.2mm 및 0.4mm이고, 상기 제2 나선홈의 상기 제2 깊이와 상기 제2 피치는 각각 0.3mm와 0.5mm일 수 있다. 이 경우에 있어서, 크랭크축(200)의 회전이 멈추더라도 내부 공간(10)에 충진된 오일이 외부 공간(20)으로 누출되지 않을 수 있다. 이는 오일 립(134)의 벤딩부(138)에 걸리는 응력이 낮아졌음을 의미하며, 이에 따라 오일 립(134)의 크랭크축(200)에 대한 추종성이 향상되었음을 의미한다.

상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 오일 씰(100)은 크랭크축(200)과 크랭크케이스(300) 사이에 설치되어 내부 공간(10)에 충진된 오일이 외부 공간(20)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 오일 립(134)의 내측면(134a)에 형성된 나선홈들(137, 139) 및 누유 방지부(135)는 각각 크랭크축(200)이 회전하는 경우 및 정지한 경우에 각각 작동함으로써, 크랭크축(200)의 회전 여부에 관계없이 오일의 누출을 방지할 수 있다.

특히, 나선홈의 간격을 변화시킴으로써 크랭크축(200)의 회전이 멈춘 순간에 오일이 누출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 구체적으로, 오일 립(134)의 벤딩부(138)에 형성된 나선홈(139)의 깊이 및 피치를 접촉부(136)에 형성된 나선홈(137)의 깊이 및 피치보다 크게 형성함으로써, 벤딩부(138)에 걸리는 응력을 줄일 수 있다. 이에 따라, 오일 립(134)의 크랭크축(200)에 대한 추종성을 향상시킬 수 있고, 오일 씰(100)의 기밀 유지 성능을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 내부 공간 20: 외부 공간
100: 오일 씰 110: 제1 씰링부재
112: 외주 씰링부 114: 더스트 립
120: 보강부재 130: 제2 씰링부재
132: 고정부 134: 오일 립
134a: 내측면 134b: 외측면
135: 누유 방지부 136: 접촉부
137: 제1 나선홈 138: 벤딩부
139: 제2 나선홈 200: 크랭크축
300: 크랭크케이스 R1: 제1 반경
R2: 제2 반경 R3: 제3 반경
P1: 제1 피치 P2: 제2 피치
H1: 제1 깊이 H2: 제2 깊이

Claims

내부에 오일을 수용하기 위한 공간을 형성하도록 크랭크축과 크랭크케이스 사이에 설치되며, 탄성복원력에 의해 상기 크랭크축 및 상기 크랭크케이스와 밀착함으로써 상기 크랭크케이스 내부의 기밀을 유지하기 위한 제1 씰링부재; 및
상기 제1 씰링부재의 내측에 일단부가 고정되고 타단부는 벤딩되어 상기 크랭크축의 외주면 상에 슬라이딩 가능하도록 접촉하며, 상기 크랭크축이 회전함에 따라 상기 크랭크축의 외주면을 따라 외부로 유출되는 오일을 상기 크랭크케이스 내부로 되돌리기 위한 나선홈을 갖는 제2 씰링부재를 포함하고,
상기 나선홈은,
상기 제2 씰링부재의 상기 크랭크케이스와 접촉하는 표면에 제1 깊이를 갖도록 형성된 제1 나선홈; 및
상기 제1 나선홈과 연속되도록 상기 제2 씰링부재의 벤딩된 표면에 상기 제1 깊이와 다른 제2 깊이를 갖도록 형성된 제2 나선홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 씰링부재는 상기 크랭크축과 접촉하도록 상기 크랭크축 방향으로 돌출하여 외부의 이물질이 상기 크랭크케이스 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 더스트 립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 씰링부재는 상기 크랭크케이스와 접촉하도록 외측면 상에 환형으로 돌출된 적어도 하나의 외주 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 씰링부재의 내측에 결합되며, 상기 오일 씰이 일정한 외형을 유지하도록 지지하기 위한 보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 씰링부재는 상기 나선홈보다 돌출하여 상기 크랭크축과 접촉하며, 상기 나선홈의 연속성을 중단시켜 상기 크랭크축 정지 시에 상기 크랭크케이스 내부의 오일이 상기 나선홈을 따라 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 누유 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 씰링부재는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)인 것을 특징으로 하는 오일 씰.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 나선홈의 간격은 제1 피치이고,
상기 제2 나선홈의 간격은 상기 제1 피치와 다른 제2 피치인 것을 특징으로 하는 오일 씰.