KR20170122240A

KR20170122240A - 밀봉 장치

Info

Publication number: KR20170122240A
Application number: KR1020177027339A
Authority: KR
Inventors: 토모히코 히노
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-11-03
Also published as: EP3270013A4; JP6001223B1; CN107110362A; EP3270013A1; CN107110362B; JPWO2016143397A1; US20180202556A1; WO2016143397A1; EP3270013B1

Abstract

수지제의 제1 링 및 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링의 조합으로 이루어지는 조합 시일을 구비하는 밀봉 장치로서, 제1 링에 크리프가 발생하여도 시일성이 저하되기 어렵고, 따라서 우수한 시일성을 발휘하는 밀봉 장치를 제공한다. 이 목적을 달성하기 위하여, 수지제의 제1 링에 원주상의 한 곳의 커팅부를 형성한다. 커팅부는, 제1 링의 커팅면의 일부를 다른 부분보다 원주 방향으로 돌출시킴으로써 돌출부로 한 스텝 컷의 형상을 구비하는 동시에, 돌출부의 선단을 비스듬하게 커팅함으로써 사면부로 한 바이어스 컷의 형상을 구비한다. 더욱이 사면부의 원주 방향 길이를 돌출부의 원주 방향 길이의 반 이하의 크기로 설정한다.

Description

밀봉 장치

[0001] 본 발명은, 시일(seal) 기술에 관련된 밀봉 장치에 관한 것이다. 본 발명의 밀봉 장치는 예컨대, 왕복·요동 운동을 행하는 유압·공압(空壓) 기기의 분야에서 이용되거나, 또는 그 밖의 분야에서 이용된다.

[0002] 최근, 각종 기기의 시일부에 장착되는 밀봉 장치의 사용 조건은, 기기의 기능 향상을 배경으로 하여, 가혹해지는 경향이 있으며, 종래의 고무상(狀)(rubber like) 탄성체의 단품으로 이루어진 러버 온리(rubber only) 타입의 시일(러버 시일)에서는, 마모가 심한 부위에 대응하기가 어렵고, 이를 대신하는 것으로서, 도 4의 (A)에 나타내는 것과 같은 조합 시일(11)을 구비하는 밀봉 장치가 이용되고 있다.

[0003] 즉 도 4의 (A)의 밀봉 장치는, 상대 운동하는 2개 부재(예컨대 하우징과, 하우징의 축 구멍에 관통삽입된 축; 61, 62) 중의 일방(一方)의 부재(축; 61)에 형성된 장착 홈(63)에 장착됨으로써 2개 부재(61, 62) 사이를 시일하는 밀봉 장치이며, 조합 시일(11)은, 2개 부재(61, 62) 중의 타방(他方)의 부재(하우징; 62)에 밀착 접촉하는 수지제의 제1 링(수지 시일; 21)과, 제1 링(21) 및 장착 홈(63)의 홈 바닥부(63a) 사이에 장착되는 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링(러버 시일; 31)을 조합한 것으로 되어 있다.

[0004] 상기 조합 시일(11)은, 내마모성 및 저마찰성이 뛰어난 PTFE 등의 수지로 이루어지는 제1 링(21)을 외주 측에 배치하고, 상기 제1 링(21)의 크리프(creep) 특성(변형되기 쉬운 성질(setting easiness))을 보완하기 위하여, 내주 측에 고무상의 탄성체로 이루어지는 제2 링(31)을 조합한 구성이다.

[0005] 일본 특허공개공보 제2009-58003호

[0006] 그러나 상기 조합 시일(11)에서는, 제1 링(21)의 강성이 높은 경우, 제2 링(31)의 탄성력(확장력)이 억제되어, 제1 링(21)의 크리프 특성을 보완하지 못하는 경우가 있으며, 그 때문에 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이 제1 링(21)의 크리프 부위에 틈새(c)가 발생하여, 이 틈새(c)로부터 밀봉 유체(압력; P)가 샐 가능성이 있다.

[0007] 본 발명은 이상의 사항을 감안하여, 수지제의 제1 링 및 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링의 조합으로 이루어지는 조합 시일을 구비하는 밀봉 장치에 있어서, 제1 링에 크리프가 발생하여도 시일성이 저하되기 어렵고, 따라서 우수한 시일성을 발휘할 수 있는 밀봉 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[0008] 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 밀봉 장치는, 상대 운동하는 2개 부재 중의 일방의 부재에 형성된 장착 홈에 조합 시일을 장착함으로써 상기 2개 부재 사이를 시일하는 밀봉 장치로서, 상기 조합 시일은, 상기 2개 부재 중의 타방의 부재에 밀착 접촉하는 수지제의 제1 링과, 상기 제1 링 및 상기 장착 홈의 홈 바닥부 사이에 장착되는 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링의 조합으로 이루어지는 밀봉 장치에 있어서, 상기 제1 링은, 원주(圓周)상의 한 곳(一箇所)의 커팅부를 구비하며, 상기 커팅부는, 상기 제1 링의 커팅면의 일부를 다른 부분보다 원주 방향으로 돌출시킴으로써 돌출부로 한 스텝 컷의 형상을 구비하는 동시에, 상기 돌출부의 선단을 비스듬하게 커팅함으로써 사면부(斜面部)로 한 바이어스 컷의 형상을 구비하고, 더욱이 상기 사면부의 원주 방향 길이를 상기 돌출부의 원주 방향 길이의 반 이하의 크기로 설정한 것을 특징으로 한다.

[0009] 상기 구성을 구비하는 본 발명에 있어서는, 제1 링의 원주상의 한 곳에 커팅부가 형성되어 있기 때문에, 제1 링에 크리프가 발생하여도 시일 면압(面壓)이 유지되며, 따라서 시일성이 확보된다. 또, 제1 링의 커팅부를 스텝 컷으로 하는 것, 스텝 컷에 바이어스 컷을 조합하는 것, 바이어스 컷에 있어서의 사면부의 원주 방향 길이를 스텝 컷에 있어서의 돌출부의 원주 방향 길이의 반 이하의 크기로 설정하는 것에 의해, 커팅부에 제2 링의 탄성체가 끼이지 않으며, 또한 축 방향으로 관통되는 누출 경로가 발생하지 않기 때문에, 이들에 의해서도 시일성이 확보된다. 따라서 본 발명의 소기(所期)의 목적대로, 수지제의 제1 링 및 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링의 조합으로 이루어지는 조합 시일을 구비하는 밀봉 장치에 있어서, 제1 링에 크리프가 발생하여도 시일성이 저하되기 어렵고, 따라서 우수한 시일성을 발휘할 수 있는 밀봉 장치를 제공할 수가 있다.

[0010] 도 1은 본 발명의 실시예에 관한 밀봉 장치를 나타내는 도면으로서, (A)는 그 주요부 단면도, (B)는 그 주요부 단면 사시도이다.
도 2는 상기 밀봉 장치에 구비되는 제1 링을 나타내는 도면으로서, (A)는 그 외경면(外徑面)의 일부를 나타내는 도면, (B)는 그 측면의 일부를 나타내는 도면, (C)는 그 내경면(內徑面)의 일부를 나타내는 도면이다.
도 3은 상기 제1 링에 구비되는 커팅부를 나타내는 도면으로서, (A) 및 (C)는 각각 커팅부를 맞댈 때의 상태를 나타내는 사시도, (B)는 커팅부 분리시의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 종래예에 관한 밀봉 장치를 나타내는 도면으로서, (A)는 그 주요부 단면도, (B)는 그 문제 발생시의 상태를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 5는 종래예에 관한 밀봉 장치에 구비되는 커팅부의 설명도이다.
도 6은 종래예에 관한 밀봉 장치에 구비되는 커팅부의 설명도이다.
도 7은 비교예에 관한 밀봉 장치에 구비되는 커팅부의 설명도이다.

[0011] 본 발명은, 이하의 생각에 의거하여 발명을 이루기에 이른 것이다.

[0012] (1) 상기한 바와 같이 수지제의 제1 링(21) 및 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링(31)의 조합으로 이루어지는 조합 시일(11)을 구비하는 밀봉 장치에서는, 제1 링(21)의 크리프 특성에 의한 시일 면압의 저하로 인해, 시일 면에 틈새(c)가 발생하여, 누출로 이어질 가능성이 있다.

[0013] (2) 이에, 본 발명에서는 먼저, 제1 링(21)의 원주상의 한 곳에 커팅부를 형성함으로써, 제1 링(21)의 외주면에 크리프가 발생하여도, 제2 링(31)의 확장력에 의해 제1 링(21)의 외경(外徑)이 유지되므로, 타방의 부재(62)와의 접촉 부분에 틈새가 발생하지 않고, 따라서 시일성을 유지할 수가 있다.

[0014] (3) 추가로, 제1 링(21)의 커팅부를 스텝 컷으로 함으로써, 커팅부에 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하는 것을 막는다.

[0015] 즉 도 5의 (A)에서 (B)로 나타낸 바와 같이, 제1 링(21)에 형성되는 커팅부(22)가 스트레이트 컷(straight cut)이면, 여기에 축 방향으로 관통하는 누출 경로(k)가 발생하므로, 이것을 방지하기 위하여 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 커팅부(22)를 스텝 컷(step cut)으로 하여, 커팅부(22)에 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하는 것을 방지한다.

[0016] 스텝 컷은, 커팅부(22)의 양단(兩端)을 구성하는 한 쌍의 커팅면(23A, 23B)에 있어서 각각, 커팅면(23A, 23B)의 일부를 다른 부분보다 원주 방향으로 돌출시킴으로써 돌출부(24A, 24B)로 하고, 이 돌출부(24A, 24B)를 반대 측의 커팅면에 대응하여 형성된 오목부(25A, 25B)와 조합하도록 한 것으로서, 일방의 커팅면(23A)에 형성된 돌출부(24A)와, 타방의 커팅면(23B)에 형성된 돌출부(24B)가 서로의 대향면(축 방향 단면; 24Aa, 24Ba)과 접촉하기 때문에, 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하지 않는 것이다.

[0017] (4) 또, 스텝 컷에 바이어스 컷(bias cut)을 조합함으로써, 제2 링(31)의 탄성체가 제1 링(21)의 커팅부(22)에 침입하여 커팅부(22)에 의해 끼워져, 고무 파손(rubber cut)이나 균열 발생의 요인이 되어, 누출로 이어지는 것을 막는다.

[0018] 즉 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 스텝 컷의 돌출부(24) 선단이 비스듬하게 커팅되지 않고 원주 방향에 대해 직교하는 방향의 면이면, 여기에 제2 링(31)의 탄성체가 침입하여 끼워져(끼인 부분을 부호 31a로 나타냄), 고무 파손이나 균열 발생의 요인이 되어, 누출로 이어지는 경우가 있으므로, 이를 방지하기 위하여 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 스텝 컷의 돌출부(24) 선단을 비스듬하게 커팅하는 바이어스 컷으로 하여, 커팅부(22)에 제2 링(31)의 탄성체가 침입해 끼이는 것을 방지한다. 돌출부(24) 선단을 바이어스 컷으로 하면, 돌출부(24) 선단의 강성이 낮아져, 돌출부(24) 선단이 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이 쓰러질 수 있게 되기 때문에, 틈새(c)를 막아, 제2 링(31)의 탄성체가 침입해 끼이는 것을 방지할 수가 있다. 또한, 이와 같이 제1 링(21)의 커팅부(22)에 제2 링(31)의 탄성체가 침입해 끼이는 것을, 「물림(gnawing)」이 발생한다고 표현하는 경우도 있다.

[0019] 바이어스 컷은, 돌출부(24) 선단을 비스듬하게 커팅함으로써 사면부(26)로 하고, 이 사면부(26)를 반대 측의 커팅면에 대응하여 형성된 대응 사면부(27)와 조합하도록 한 것이며, 이로써 돌출부(24) 선단이 테이퍼(taper) 형상이 되기 때문에, 돌출부(24) 선단의 강성이 낮아지는 것이다.

[0020] (5) 더욱이 또한, 바이어스 컷에 있어서의 사면부(26)의 원주 방향 길이를 스텝 컷에 있어서의 돌출부(24)의 원주 방향 길이의 반 이하의 크기로 설정함으로써, 커팅부(22)에 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하는 것을 막는다.

[0021] 즉 도 7의 (A), (B), (C)에 나타낸 바와 같이, 상기 (4)의 스텝 컷에 바이어스 컷을 조합한 형상에 있어서, 커팅부(22)를 구성하는 한 쌍의 커팅면(23A, 23B) 중의 일방의 커팅면(23A)의 돌출부(24A) 선단에 형성된 사면부(26A)와, 타방의 커팅면(23B)의 돌출부(24B) 선단에 형성된 사면부(26B)가 이들을 축 방향 일방에서 볼 때 서로 교차하는 형상이면, 일방의 사면부(26A) 상으로부터 교차부를 경유하여 타방의 사면부(26B) 상으로 이어지도록 하여 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하는 것이 염려된다. 사면부(26A, 26B)끼리 서로 교차하는 것은, 사면부(26A, 26B)의 원주 방향 길이(L₁)가 돌출부(24A, 24B)의 원주 방향 길이(L₂)에 대하여 반(半分)이 되는 길이보다 크기 때문이다.

[0022] 따라서, 본 발명에서는 도 2 또는 도 3에 나타낸 바와 같이, 사면부(26A, 26B)의 원주 방향 길이(L₁)를 돌출부(24A, 24B)의 원주 방향 길이(L₂)의 반 이하의 크기로 설정하고, 이로써 커팅부(22)를 구성하는 한 쌍의 커팅면(23A, 23B) 중의 일방의 커팅면(23A)의 돌출부(24A) 선단에 형성된 사면부(26A)와, 타방의 커팅면(23B)의 돌출부(24B) 선단에 형성된 사면부(26B)가 이들을 축 방향 일방에서 볼 때 서로 교차하지 않는 형상으로 하였다. 교차하지 않는 형상은, 돌출부(24A, 24B)끼리 서로의 대향면(24Aa, 24Ba)에서만 접촉하기 때문에, 누출 경로가 차단되게 된다. 따라서 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하지 않는 것이다.

(실시예)

[0023] 다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

[0024] 도 1의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이 해당 실시예에 관한 밀봉 장치는, 상대 운동하는 2개 부재(예컨대 하우징과, 하우징의 축 구멍에 관통삽입된 축; 61, 62) 중의 일방의 부재(축, 이하, 축이라고도 칭한다; 61)에 형성된 장착 홈(63)에 장착됨으로써 2개 부재(61, 62) 사이를 시일하는 밀봉 장치로서, 조합 시일(11)을 구비하며, 이 조합 시일(11)이, 2개 부재(61, 62) 중의 타방의 부재(하우징, 이하, 하우징이라고도 칭한다; 62)에 밀착 접촉하는 수지제의 제1 링(수지 시일; 21)과, 제1 링(21) 및 장착 홈(63)의 홈 바닥부(63a) 사이에 장착되는 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링(러버 시일; 31)의 조합으로 이루어지는 것으로 되어 있다.

[0025] 제1 링(21)의 재질은 구체적으로는 PTFE가 되지만, 그 밖에, 나일론 등의 경질(硬質) 수지도 적용 범위로 한다. 제2 링(31)의 재질은, NBR, FKM, EPDM등, 고무상의 탄성체 모두 적용 범위로 한다.

[0026] 제1 링(21)은, 그 원주상의 한 곳에, 링을 절단한 형상의 커팅부(22)를 구비하고 있다.

[0027] 커팅부(22)는, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 스텝 컷의 형상을 구비하며, 또 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 바이어스 컷의 형상을 구비하고 있다.

[0028] 스텝 컷은, 커팅부(22)의 양단을 구성하는 한 쌍의 커팅면(23A, 23B)에 있어서 각각, 커팅면(23A, 23B)의 일부(커팅면(23A, 23B)을 축 방향으로 2분할하여 그 1구획, 즉 축 방향 반(半分)의 영역)를 다른 부분보다 원주 방향으로 돌출시킴으로써 돌출부(24A, 24B)로 하고, 이 돌출부(24A, 24B)를 반대 측의 커팅면에 대응하여 형성된 오목부(25A, 25B)와 조합하도록 한 것으로서, 일방의 커팅면(23A)에 형성된 돌출부(24A)와, 타방의 커팅면(23B)에 형성된 돌출부(24B)가 서로의 대향면(축 방향 단면; 24Aa, 24Ba)에서 접촉하기 때문에, 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하지 않도록 구성되어 있다.

[0029] 바이어스 컷은, 돌출부(24A, 24B) 선단을 비스듬하게 커팅함으로써 사면부(26A, 26B)로 하고, 이 사면부(26A, 26B)를 반대 측의 커팅면에 대응하여 형성된 대응 사면부(27A, 27B)와 조합하도록 한 것이며, 이로써 돌출부(24A, 24B) 선단이 테이퍼 형상이 되기 때문에, 돌출부(24A, 24B) 선단의 강성이 낮아져, 상기 물림 현상이 발생하지 않게 구성되어 있다. 경사의 방향은, 돌출부(24A, 24B)의 원주 방향 돌출량이 외경 측으로부터 내경 측에 걸쳐 서서히 축소되는 방향이다. 커팅 각도로서는 20°~50°가 적합하다.

[0030] 또, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 사면부(26A, 26B)의 원주 방향 길이(최대 길이; L₁)가 돌출부(24A, 24B)의 원주 방향 길이(최대 길이; L₂)의 반 이하의 크기로 설정되어 있으며, 이로써 도 2의 (B) 또는 도 3의 (C)에 나타낸 바와 같이, 커팅부(22)를 구성하는 한 쌍의 커팅면(23A, 23B) 중의 일방의 커팅면(23A)의 돌출부(24A) 선단에 형성된 사면부(26A)와, 타방의 커팅면(23B)의 돌출부(24B) 선단에 형성된 사면부(26B)가 이들을 축 방향 일방에서 볼 때 서로 교차하지 않는 형상으로 되어 있다. 이와 같이 교차하지 않는 형상은, 돌출부(24A, 24B)끼리 서로의 대향면(24Aa, 24Ba)에서만 접촉하기 때문에, 축 방향으로 관통하는 누출 경로가 발생하지 않게 된다.

[0031] 상기 구성의 밀봉 장치에 있어서는, 제1 링(21)의 원주상의 한 곳에 커팅부(22)가 형성되어 있기 때문에, 제1 링(21)에 크리프가 발생하여도 시일 면압이 유지되며, 따라서 시일성을 확보할 수 있게 된다. 또, 제1 링(21)의 커팅부(22)가 스텝 컷이 되고, 스텝 컷의 선단부에 바이어스 컷이 조합되며, 바이어스 컷에 있어서의 사면부(26A, 26B)의 원주 방향 길이(L₁)가 스텝 컷에 있어서의 돌출부(24A, 24B)의 원주 방향 길이(L₂)의 반 이하의 크기로 설정되어 있기 때문에, 상기 물림 현상이 발생하지 않고, 축 방향으로 관통하는 누출 경로도 발생하지 않으며, 따라서 이들에 의해서도 시일성을 확보할 수 있게 된다. 따라서, 수지제의 제1 링(21) 및 고무상의 탄성체로 만들어진 제2 링(31)의 조합으로 이루어지는 조합 시일(11)을 구비하는 밀봉 장치에 있어서, 제1 링(21)에 크리프가 발생하여도 시일성이 저하되기 어렵고, 우수한 시일성을 발휘하는 밀봉 장치를 제공할 수가 있다.

[0032] 11; 조합 시일
21; 제1 링
22; 커팅부
23A, 23B; 커팅면
24A, 24B; 돌출부
24Aa, 24Ba; 대향면
25A, 25B; 오목부
26A, 26B; 사면부
27A, 27B; 대응 사면부
61; 일방(一方)의 부재(축)
62; 타방(他方)의 부재(하우징)
63; 장착 홈
63a; 홈 바닥부
c; 틈새
P; 밀봉 유체
k; 누출 경로

Claims

상대 운동하는 2개 부재 중의 일방(一方)의 부재에 형성된 장착 홈에 조합 시일을 장착함으로써 상기 2개 부재 사이를 시일(seal)하는 밀봉 장치로서, 상기 조합 시일은, 상기 2개 부재 중의 타방(他方)의 부재에 밀착 접촉하는 수지제의 제1 링과, 상기 제1 링 및 상기 장착 홈의 홈 바닥부 사이에 개재되는(interposed) 고무상(狀)(rubber-like)의 탄성체로 만들어진 제2 링의 조합으로 이루어지는 밀봉 장치에 있어서,
상기 제1 링은, 원주상의 한 곳(一箇所)의 커팅부를 구비하며,
상기 커팅부는, 상기 제1 링의 커팅면의 일부를 다른 부분보다 원주 방향으로 돌출시킴으로써 돌출부를 형성하는 스텝 컷(step cut)의 형상을 구비하는 동시에, 상기 돌출부의 선단을 비스듬하게 커팅함으로써 사면부(斜面部)를 형성하는 바이어스 컷(bias cut)의 형상을 구비하며,
더욱이 상기 사면부의 원주 방향 길이를 상기 돌출부의 원주 방향 길이의 반 이하의 크기로 설정한 것을 특징으로 하는
밀봉 장치.