KR20170033375A

KR20170033375A - 밀폐 요소

Info

Publication number: KR20170033375A
Application number: KR1020177004447A
Authority: KR
Inventors: 주르그 크라우어; 로버트 홀링거
Original assignee: 에스에프씨 코니그 아게
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2017-03-24
Also published as: RU2017103997A; MX2017000525A; CN107076347B; CA2954304A1; US10030802B2; JP2017524114A; US20170205017A1; JP6538838B2; WO2016008539A1; EP3169926A1; RU2017103997A3; CN107076347A

Abstract

본 발명은 보어(2)를 타이트하게 밀폐하기 위한 밀폐 요소(1)에 관한 것으로 밀폐 몸체(3)는 보어(2) 내로 밀어 넣어질 수 있다. 보어의 손상을 방지하기 위하여 밀폐 몸체(3)가 중공 몸체와 같이 설계된다. 이 방식으로, 밀폐 몸체는 밀폐 몸체가 보어(2) 내로 밀어 넣어짐에 따라 다소 변형될 수 있고 이에 따라 보어홀의 벽(4) 상에서의 반경방향 압력이 감소될 수 있다. 동시에 밀폐 요소의 중량이 감소될 수 있다. 밀폐 요소는 바람직하게는 일정한 벽 두께를 갖는 중공 구이다.

Description

밀폐 요소{CLOSURE ELEMENT}

본 발명은 보어를 타이트하게(tightly) 밀폐하기 위한 밀폐 요소에 관한 것으로, 밀폐 요소의 밀폐 몸체는 소정의 외측 직경이 제공되어 보어 내로 밀어 넣어질 수 있다.

이러한 밀폐 요소는 엔진 하우징 및 비교적 낮은 압력으로 작동하는 공압 및 유압 시스템 내에서 사용된다. 자동차 구조에서, 이는 예를 들어 엔진 하우징의 보어 내로 타이트하게 삽입된다. 이 타입의 밀폐 요소는 저렴하게 제조될 수 있고 추가로 이동 및 끼워맞춤되기에 용이하다.

이 타입의 밀폐 요소는 제EP PS 0 364 699 B1호에 개시된다. 여기서 밀폐 요소는 보어 내로 삽입된 플러그 내로 밀어 넣어질 수 있는 중실 구의 형태이다. 중실 구는 여기서 플러그에 대한 팽창 요소로 기능을 한다. 그러나, 밀폐 요소는 밀폐된 보어 내로 직접 밀어 넣어질 수 있다. 양 경우에, 구의 직경은 보어에 비해 큰 크기로 형성되어 밀폐부의 완벽한 막힘이 보장된다. 중실 구가 밀폐되는 보어 내로 직접 압축되면, 높은 반경방향 압력이 이를 누르는 원형 압축 표면 상에서 보장되며, 이에 따라 보어의 손상이 야기될 수 있다.

본 발명의 목적은 이 단점을 방지하고 더 큰 보어 공차에 따라 밀폐부의 완벽하고 영구적인 밀폐를 보장하며, 보어에 대한 임의의 손상을 야기하지 않는 전술된 타입의 밀폐 요소를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따라, 이 목적은 밀폐 요소의 밀폐 몸체가 중공 몸체의 형태로 형성됨으로써 구현된다. 밀폐 요소는 이에 따라 밀폐 몸체가 보어 내로 밀어 넣어질 때 이 밀폐 몸체가 보어 홀의 벽 상에 감소된 반경방향 압력을 가하는 방법을 제공하며, 상기 압력은 보어의 무결성(integrity)을 보장하지만 완벽히 타이트한 밀폐를 위해 충분하다. 감소된 반경방향 압력은 또한 더 얇은 벽 두께를 갖는 보어 내이 밀폐 요소의 사용을 허용한다. 게다가, 중공 밀폐 몸체는 더 작은 중량의 이점을 제공하며, 이에 따라 저렴하게 제조될 수 있고 보어 내에 쉽사리 끼워맞춤될 수 있다. 밀폐되는 보어의 내부에서 필요한 압력 출력에 따라, 중공 밀폐 몸체의 벽 두께는 보어에 인가된 하중이 최소화되도록 선택될 수 있다.

본 발명에 따라서, 밀폐 몸체의 캐비티는 바람직하게는 중심에 배열되는 하나 이상의 파티션 벽에 의해 분할될 수 있다. 이 방식으로, 중공 몸체는 밀봉 표면의 영역에서 중공 몸체의 소성 변형가능성에 대해 임의의 부정적인 영향을 미치지 않고 이의 설계와 독립적으로 필요한 전체 강도가 제공된다.

본 발명의 제1 변형예에서, 밀폐 몸체는 구의 형상의 가지며 특히 일정한 벽 두께를 갖는 구형 중공 볼의 형태를 갖는다. 이는 제조의 관점에서 선호되고, 또한 구형 볼 형상으로 인해 보어 내로 밀폐 몸체를 끼워맞춤할 대 중공 구에 대한 정해진 끼워맞춤 위치가 요구되지 않는다.

그러나, 사용 조건에 따라, 본 발명에 따른 밀폐 요소는 구형 형상과 상이한 설계로 성형될 수 있다. 특하, 밀폐 요소는 배럴의 형태로 제조될 수 있고 및/또는 밀폐되는 보어의 단면 기하학적 형상에 적합할 수 있다.

본 발명에 따른 밀폐 요소의 전술된 특성은 다층으로 제조되는 밀폐 몸체에 의해 보강될 수 있고, 이의 외부 층은 바람직하게는 내부 층보다 더 유연하다. 이는 또한 더 넓은 밀봉 표면을 제공한다.

또 다른 변형예에서, 보어 내의 밀폐 몸체는 셋팅 공정 중에 유도 경화에 노출된다. 이 방식으로, 밀폐 몸체는 삽입 위치에서 확고히 고정될 수 있고 압력 출력은 강도의 증가에 의해 증가된다.

본 발명에 따른 밀폐 몸체는 이 몸체가 밀폐되는 보어 내로 직접 밀어 넣어질 수 있도록 설계된다. 그러나, 또한 밀폐 몸체는 보어 내로 삽입된 밀폐 플러그와 밀폐부의 팽창 요소로서 사용될 수 있다.

도 1은 밀폐되는 보어 내에 끼워맞춤되기 전의 상태를 도시하는 밀폐 요소의 단면도.
도 2는 끼워맞춤 이후 종래의 밀폐 요소의 단면도.
도 3은 셋팅 공정 중에 밀폐 몸체를 경화시키기 위한 장치와 도 2에 따른 밀폐 요소를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 밀폐 요소의 변형예의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 밀폐 요소의 또 다른 변형예의 단면도.
도 6은 밀폐 요소의 또 다른 실시 형태의 단면도.

도 1에 도시된 밀폐 요소(closure element, 1')는 밀폐 몸체(3')로 보어(2')를 타이트하게 밀폐하기 위하여 제공되며, 상기 밀폐 몸체의 직경은 밀폐되는 보어의 직경보다 크다. 보어(2') 내로 밀폐 몸체(3')를 밀어 넣음으로써(press) 상기 보어가 확고히 밀폐된다.

이러한 밀폐 요소(1)는 보어(2)를 갖는 하우징 및 예를 들어, 자동차의 엔진 하우징, 유압 유닛, 밸브 블록 등인 벽(4) 내로 삽입된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 중실 구(3')에 따라 과도한 크기로 인해 보어에 대한 손상 또는 변형이 야기되며, 높은 정도의 반경방향 압력이 벽(4', 5') 상이 그리고 또한 구가 삽입되는 보어의 영역에 가해진다.

본 발명에 따른 밀폐 요소(1)에 따라 과도한 크기의 밀폐 요소의 밀폐 몸체(3)는 중공 몸체의 형태로 제조되고 이에 따라 이는 보어(2) 내로 밀어 넣어질 때 탄성적으로 및/또는 소성적으로 쉽사리 변형될 수 있다. 보어 홀의 벽(4)에 대한 반경방향 압력이 이에 따라 보어의 손상 없이 보어의 완벽하고 영구적인 타이트한 밀폐를 보장하는 정도로 감소된다. 또한, 중공 몸체의 소성 변형이 확대된 밀봉 표면에서 야기된다.

매우 바람직하게는, 중공 구의 형태로 제조된 밀폐 몸체(3)의 재료의 성형, 벽 두께 및/또는 조성물은 상기 밀폐 몸체가 보어(2) 내로 밀어 넣어질 때 탄성 변형이 구현되고 밀어 넣어진 상태에서 보어(2) 상에서 반경방향의 외측을 향하여 작용하는 영구 압축력이 생성되도록 선택된다. 밀폐 몸체(3)의 외측 직경은 밀폐 몸체가 보어 내로 밀어 넣어질 때 정해진 탄성 변형이 수행되도록 보어(2)의 내측 직경과 비교하여 과도한 크기로 형성된다.

예를 들어, 10 mm의 보어 직경에 따라, 구의 직경은 중공 구의 탄성 변형이 얼마나 크도록 설계되는지에 따라 10.1 내지 10.5 mm일 수 있다. 바람직하게는, 이 과도한 크기는 보어 직경에 대해 1% 내지 5%의 비율로 변화한다.

이 과도한 크기는 구의 양 측면 상에서 각각 절반으로 제공되며, 즉, 0.3 mm인 경우에, 0.15 mm의 차이가 보어와 구 사이의 각각의 측면 상에서 야기된다.

감소된 반경방향 압력으로 인해, 추가로 더 얇은 벽 두께를 갖는 보어를 밀폐하기 위하여 밀폐 요소를 이용할 수 있다. 또 다른 이점은 또한 중공 밀폐 몸체의 감소된 자체 중량으로부터 야기되며, 예를 들어 자동차 또는 항공기 구조물 내에서 선호되는 특징부가 야기된다.

이 밀폐 몸체(3)는 구형 중공 볼의 형태로 제조되고 균일한 벽 두께를 갖는다. 이 방식으로, 중공 몸체의 제조가 단순화된다. 보어(2)의 설계에 따라, 구는 예를 들어 밀폐되는 보어가 정확히 원형의 단면을 갖지 않을 때 이전의 구형 형상과 다소 상이할 수 있다.

밀폐 몸체(3)는 일반적으로 2개의 구 절반부를 서로 용접하거나, 중공 구를 캐스팅하거나, 3D 프린터를 이용하거나, 스피닝 적용 등에 의해 금속성 재료, 특히 스틸로부터 제조된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 밀폐 몸체(3)는 적절한 가열 수단(8)에 의핸 템퍼링 및 켄칭 또는 유도 경화에 의해 셋팅 공정(setting process) 중에 보어(2) 내에서 처리될 수 있다. 이 방식으로, 피팅된 설치 위치에서, 피팅 상태에서의 경화 또는 켄칭 및 템퍼링의 또 다른 결과가 단지 낮은 수준의 응력에 노출되기 때문에 하우징의 전체 수명에 걸쳐 벽(4)에 정확히, 이에 따라 타이트하게 고정된 상태로 유지된다.

중공 몸체의 더 큰 전체 강도 내에서, 상기 중공 몸체의 내부(6)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하나 이상의 바람직하게는 중심에 위치된 분리 웨브(7, 17, 27) 등에 의해 분할될 수 있다. 바람직하게는, 이 분리 웨브(7, 17, 27)는 핀의 형태로 형성되고 형성된 내부(6)는 슬리브의 형태로 제조된다. 바람직하게는, 분리 웨브는 보어 축에 대해 동심을 이루어 배열된다. 이 방식으로, 중공 몸체의 강성은 밀봉 표면에 대해 가로방향으로 중공 몸체의 변형가능성에 대한 임의의 부정적인 영향을 미치지 않고 밀어 넣는 방향의 압력이 증가할 수 있다. 그러나, 이의 자체 벽 두께가 중공 몸체의 강성에 대해 충분한 경우에 분리 웨브(7)는 필요하지 않다.

밀폐 몸체(13)의 대응 변형예가 도 5에 도시되며, 여기서, 이 밀폐 몸체(13)가 이의 상부 및 하부 측면에서 평평하게 형성되고 외측 반경(R)이 보어(2)의 직경의 절반보다 더 크며, 이에 따라 도시된 바와 같이 셋팅 이후에 환형 밀봉 표면(15)이 보어(2)의 필요한 밀봉을 개선시키기 위하여 형성된다. 이 평평한 설계에 따라 공정 중에 밀어 넣음이 더 용이해진다.

도 6에 따른 밀폐 몸체(23)의 유사한 예시적인 실시 형태에서, 밀폐 몸체는 도 5의 형상과 유사한 외부 형상을 갖도록 형성되고, 이에 따라 밀폐 몸체(13)에 대해 이러한 구성이 구현된다.

밀폐 부분은 또한 다수의 층으로 제조될 수 있고, 이에 따라 개별 층의 재료를 이의 국부 응력(local stressing)에 적용할 수 있다. 특히 바람직하게는, 중공 몸체의 외부 층에 대한 재료는 내부 층에 대한 재료보다 더 유연하다. 이 방식으로, 밀폐 요소의 효과적인 밀봉 표면이 또한 확장될 수 있다. 이러한 내부 층이 보어와의 접촉 지점에서 링으로서 또는 구의 전체 표면에 걸쳐 제공될 수 있다.

전술된 예시적인 실시 형태에서, 중공 밀폐 요소는 밀폐되는 보어 내에 직접 끼워맞춤된다. 그러나, 예를 들어 제EP PS 0 364 699 B1호에 기재된 바와 같이 중공 밀폐 요소가 보어 내로 삽입된 밀폐 플러그와 밀폐부의 팽창 몸체로서 사용되는 경우에 동일한 이점이 야기된다.

본 발명에 따른 밀폐 몸체는 밀폐되는 보어 홀의 벽 상에서의 효과를 추가로 특징으로 한다. 중공 구의 벽 두께는 필요 기준 및 재료의 선택에 따라 대략 1 mm 내지 5 mm일 수 있다.

본 발명에 따른 밀폐 몸체의 추가 이점에 있어서, 이 몸체는 탄성 및 소성 변형가능성에 의해 이들 공차를 보상할 수 있기 때문에 보어 직경의 비교적 큰 공차와 함께 사용될 수 있다. 밀폐 몸체의 형상, 벽 두께 및 재료의 조성물의 상호작용으로 인해, 경우에 따라 이들 파라미터를 서로 조합할 수 있고 밀폐부는 각각의 사용 상태에 대해 최적화되도록 설계된다.

중공 몸체의 내부는 가스 또는 발포 재료, 또는 활성가능 액체로 충전될 수 있다.

본 발명은 이들 다양한 변형예에 의해 기재된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따라 밀폐 요소의 다른 설계가 기재될 수 있다.

Claims

보어(2)를 타이트하게 밀폐하기 위한 밀폐 요소로서, 밀폐 몸체(3, 13, 23)는 소정의 외측 직경이 제공되어 보어(2) 내로 밀어 넣어질 수 있고, 밀폐 몸체(3, 13, 23)는 중공 몸체의 형태로 형성되는 밀폐 요소.
제1항에 있어서, 중공 구의 형태로 형성된 밀폐 몸체(3, 13, 23)의 형상, 벽 두께 및/또는 조성물은 중공 몸체가 보어(2) 내로 밀어 넣어질 때 탄성 변형이 수행되도록 선택되어 밀어 넣어진 상태에서 보어(2) 상에서 반경방향의 외측을 향하여 작용하는 영구 압축력이 생성되는 밀폐 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서, 밀폐 몸체(3, 13, 23)의 외측 직경은 보어(2)의 내측 직경보다 더 크게 형성되어 보어(2) 내로 밀어 넣어질 때 소정의 탄성 변형이 구현되는 밀폐 요소.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 요소(3)는 구형 형상을 갖는 밀폐 요소.
제4항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 일정한 벽 두께를 갖는 구형 중공 볼의 형태로 형성되는 밀폐 요소.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(13)는 배럴(barrel)의 형태로 형성되는 밀폐 요소.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(3, 13, 23)의 캐비티(6)는 하나 이상의 중심에 배열된 분리 웨브(7, 17, 27)에 의해 분할되는 밀폐 요소.
제7항에 있어서, 분리 웨브(7, 17, 27)는 보어 축에 동심을 이루는 핀과 같이 배열되고 내부(6)는 슬리브 형태를 갖는 밀폐 요소.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 다-층 구조이고, 외부 층은 내부 층보다 더 연성인 밀폐 요소.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 스틸과 같은 금속 재료로부터 제조되는 밀폐 요소.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 2개의 구 절반부의 용접, 캐스팅, 3D 프린터를 이용하거나, 스피닝 적용 등에 의해 제조되는 밀폐 요소.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 보어 내로 삽입된 밀폐 플러그와 함께 밀폐부의 팽창 요소로서 밀어 넣어지는 밀폐 요소.
제1항에 따른 밀폐 요소를 제조하기 위한 방법으로서, 밀폐 몸체(3)는 템퍼링 및 켄칭 및/또는 유도 경화에 의해 셋팅 공정(setting process) 중에 보어(2) 내에서 처리되는 방법.
제13항에 있어서, 밀폐 몸체(3)는 발포체로 충전되는 방법.