KR20180075645A - 축 및 밀봉구조 - Google Patents

Abstract

실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동저항을 저감시킬 수 있는 축 및 밀봉구조를 제공한다. 하우징(300)에 대해 상대적으로 회전하는 축으로서, 하우징(300)과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링(400)이 장착되는 고리모양 홈(210)을 그 외주 측에 구비하는 축(200)에 있어서, 고리모양 홈(210)에서의 실 링(400)이 접동하는 측벽면(213)이 금속으로 구성되며, 측벽면(213)에 상대적인 회전 시에 도입되는 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈(220)이 형성되어 있다.

Description

축 및 밀봉구조

본 발명은 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축, 및 상대적으로 회전하는 하우징과 축 사이의 고리모양 간극(環狀間隙)을 밀봉하는 밀봉구조에 관한 것이다.

종래, 자동차용의 자동 변속기(Automatic Transmission, AT)나 무단(無段) 변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)에 있어서는, 유압을 보지(保持, 보호 유지)하기 위해, 상대적으로 회전하는 축과 하우징과의 사이의 고리모양 간극(環狀間隙)을 밀봉하는 수지제의 실 링(seal ring, 밀봉 링)이 이용되고 있다. 일반적으로, 이러한 종류의 실 링은 축의 외주 측에 설치된 고리모양 홈에 장착되어 그 외주면을 하우징의 축구멍의 내주면에 밀착시킴과 더불어, 그 한쪽의 측면(축 방향에서의 한쪽의 끝 면)을 고리모양 홈의 측벽면에 밀착시킴으로써, 축과 하우징 사이의 고리모양 간극을 밀봉한다. 여기에서, 소위 측면 접동 타입의 실 링, 즉 그 측면이 고리모양 홈의 측벽면에 밀착하면서 접동(摺動, sliding)하는 실 링에 있어서는, 밀봉 대상 유체를 도입시켜 동압을 발생시키는 오목부(凹部)를 당해 측면에 형성함으로써 당해 측면과 고리모양 홈의 측벽면과의 사이의 접동 저항을 저감시키는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 국제 공개 제2011/105513 호

실 링이 수지제의 경우에는, 그 접동면은 경시적으로 마모될 수 있다. 따라서, 상술한 종래 기술에 개시된 오목부를 수지제의 실 링의 측면에 형성한 경우에는, 당해 측면의 경시적인 마모에 의해 오목부의 형상이 변화할 수 있다. 특히 오목부가 서서히 얕게 될 수 있기 때문에 당해 오목부에 의한 접동 저항의 저감 작용은 서서히 저하할 수 있다.

이러한 과제를 감안하여 본 발명은 실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동 저항을 저감시킬 수 있는 축 및 밀봉구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명에 따른 축은,

하우징에 설치된 축구멍에 삽통(揷通, 삽입 통과)되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축으로서, 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링이 장착되는 고리모양 홈을 그 외주 측에 갖춘 축에 있어서,

상기 고리모양 홈에서의 상기 실 링이 접동하는 측벽면이 금속으로 구성되며, 상기 측벽면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 축에 의하면, 고리모양 홈의 측벽면에 형성된 동압 발생 홈에 있어서 발생한 동압에 의해 실 링을 당해 측벽면에 압압하는 밀봉 대상 유체의 압력의 일부가 상쇄된다. 이에 따라, 실 링의 당해 측벽면에 대한 접동 저항이 저감된다. 여기서, 고리모양 홈의 측벽면은 금속으로 구성되어 있기 때문에, 수지제의 실 링이 접동해도 마모하기 어렵다. 그러므로, 측벽면에 형성된 동압 발생 홈의 형상이 마모에 의해 변화하는 것이 억제되기 때문에, 동압 발생 홈에 의한 접동 저항의 저감 작용의 저하도 억제된다. 특히, 실 링의 측면이 경시적으로 마모하더라도, 동압 발생 홈에 의한 접동 저항의 저감 작용은 손상되지 않는다. 따라서, 본 발명에 의하면, 실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동 저항을 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 축은, 상기 고리모양 홈의 측벽면을 구성하는 금속제의 고리모양 부재를 포함할 수 있다. 이러한 구성을 채용하면, 예를 들어, 미리 동압 발생 홈을 형성한 고리모양 부재를 축에 장착함으로써 고리모양 홈의 측벽면을 구성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이미 축에 구성된 고리모양 홈의 측벽면에 동압 발생 홈을 형성하는 경우에 비해, 동압 발생 홈의 형성이 용이하게 된다.

또, 상기 동압 발생 홈은 둘레 방향으로 연장되는 제1 홈과, 상기 제1 홈에서의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 상기 밀봉 대상 유체를 상기 제1 홈 내로 인도하는 제2 홈을 구비해도 좋다. 이에 따라, 축의 상대적인 회전 방향에 관계없이 동압 발생 홈에 있어서 동압을 발생시킬 수 있다. 또, 제1 홈 내에 인도된 밀봉 대상 유체가 직경 방향(제1 홈의 폭 방향)으로 누출되는 것이 억제되기 때문에, 효과적으로 동압을 발생시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 밀봉구조는,

축구멍이 설치된 하우징과,

상기 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축으로서, 그 외주 측에 고리모양 홈을 갖춘 축과,

상기 고리모양 홈에 장착되는 수지제의 실 링으로서, 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 실 링을 구비한 밀봉구조에 있어서,

상기 고리모양 홈에서의 상기 실 링이 접동하는 측벽면이 금속으로 구성되며, 상기 측벽면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밀봉구조에 있어서도, 상기의 본 발명에 따른 축과 마찬가지로, 실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동 저항을 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 밀봉구조는, 상기 고리모양 홈의 측벽면을 구성하는 금속제의 고리모양 부재를 구비해도 좋다. 또, 상기 동압 발생 홈이 둘레 방향으로 신장하는 제1 홈과, 상기 제1 홈에서의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 상기 밀봉 대상 유체를 상기 제1 홈 내로 인도하는 제2 홈을 구비해도 좋다. 어떤 경우에 있어서도, 상기의 본 발명에 따른 축과 마찬가지의 효과가 발휘된다.

여기서, 본 발명은 축의 외주 측에 설치된 고리모양 홈에 장착되는 고리모양 부재나 밀봉장치로서도 인식할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 고리모양 부재는,

하우징에 설치된 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축의 외주 측에 설치되어 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링이 장착되는 고리모양 홈에 고정되는 고리모양 부재에 있어서,

상기 실 링의 측면이 접동하는 접동면을 구비하고,

상기 접동면이 금속으로 구성되며, 상기 접동면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 밀봉장치는,

축구멍이 설치된 하우징과, 상기 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 밀봉장치로서, 상기 축의 외주 측에 설치된 고리모양 홈에 장착되는 밀봉장치에 있어서,

상기 고리모양 간극을 밀봉하여 상기 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링과,

상기 실 링의 측면이 접동하는 접동면을 갖추고서 상기 고리모양 홈에 고정되는 고리모양 부재를 구비하고,

상기 접동면이 금속으로 구성되며, 상기 접동면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

어느 발명에 있어서도, 상기의 본 발명에 따른 축이나 밀봉구조와 마찬가지로, 실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동 저항을 저감시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실 링의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링의 접동 저항을 저감시킬 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따른 축의 사용 시의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 축의 단면도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 실 링의 측면도이다.
도 4는 실시예 1에 따른 고리모양 홈의 측벽면의 부분 확대도이다.
도 5는 실시예 1에 따른 동압 발생 홈의 개략적 단면도이다.
도 6은 실시예 1에 따른 동압 발생 홈의 다른 형상을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 실시예 1에 따른 동압 발생 홈의 다른 형상을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 8은 실시예 1에 따른 동압 발생 홈의 다른 형상을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 9는 실시예 2에 따른 축의 사용 시의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 10은 실시예 2에 따른 고리모양 부재의 측면도이다.

다음에 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 따라 예시적으로 상세히 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 이 발명의 범위를 그것들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 따른 실 링은, 자동차용의 AT나 CVT 등의 변속기에 이용되는 것으로서, 하우징의 축구멍에 삽입 통과되어 이에 대해 상대적으로 회전한다. 여기서, 이 축에는 외주 측에 고리모양 홈이 설치되어 있고, 당해 홈에 실 링 등의 밀봉장치가 장착된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 밀봉 대상 유체는 변속기의 작동유(作動油)이고, 이하의 설명에 있어서 「고압 측」과 「저압 측」은 실 링 양측에 차압이 생겼을 때 유압이 높아지는 측과 낮아지는 측을 각각 의미한다.

[실시예 1]

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 축 및 밀봉구조에 대해 설명한다. 도 1은 실시예 1에 따른 축의 사용 시의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 2는 실시예 1에 따른 축의 단면도(도 1에서의 AA 단면도)로서, 고리모양 홈의 측벽면의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 실시예 1에 따른 축에 장착되는 실 링의 측면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 고리모양 홈의 측벽면의 일부 확대도이다. 도 5는 측벽면에 설치된 동압 발생 홈의 개략적 단면도로서, 도 4의 CC 단면도이다.

<축 및 밀봉구조의 구성>

도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 따른 밀봉구조(100)는 축구멍(310)이 설치된 하우징(300)과, 축구멍(310)에 삽통되어 하우징(300)에 대해 상대적으로 회전하는 금속제의 축(200)과, 축(200)의 외주 측에 설치된 고리모양 홈(210)에 장착되는 수지제의 실 링(400)으로 구성된다.

실 링(400)은, 축구멍(310)의 내주면과 축(200)의 외주면 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 도면 중 좌측의 고압 측(H) 내의 작동유의 압력을 보호 유지한다. 즉, 본 실시예에서는, 고압 측(H)의 영역이 밀봉 대상 영역이다. 이 실 링(400)은, 폴리에테르 에테르 케톤(Polyether ether ketone, PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide, PPS), 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetra fluoro ethylene, PTFE) 등의 수지재료로 구성된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 실 링(400)은 둘레 방향의 1개소에 이음매부(410)를 갖추고 있으며, 이 이음매부(410)에 의해 분단되어 있다. 본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이음매부(410)는 외주면 측 및 양 측면 측의 어느 쪽으로부터 보아도 계단 모양으로 분단 된, 이른바 특수 스텝 컷을 채용하고 있다. 특수 스텝 컷은 공지 기술이므로, 그 상세한 설명은 생략하지만, 열팽창 수축에 의해 실 링(400)의 둘레 길이가 변화해도 안정한 밀봉 성능을 유지하는 특성을 가진다. 또, 실 링(400)에 있어서는, 특수 스텝 컷의 형상은 사출 성형에 의해 성형된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 이음매부(410)의 일례로서 특수 단계 컷이 채용되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 소망하는 실 링 성능이 발휘되는 한에 있어서 스트레이트 컷이나 바이어스 컷 등을 채용해도 좋다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실 링(400)의 측면(401)(축 방향의 끝 면)은 이음매부(410)를 제외하고 평탄하게 형성되어 있다. 또, 다른쪽의 측면도 마찬가지로 형성되어 있다.

축(200)에 형성된 고리모양 홈(210)은, 홈 바닥(211), 고압 측(H)(도면 중 좌측)의 측벽면(212) 및 저압 측(L)(도면 중 우측)의 측벽면(213)을 구비하고 있다. 측벽면(213)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수(본 실시예에서는 29개)의 동압 발생 홈(220)이 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 자세한 내용은 후술하지만, 실 링(400)의 측면과 측벽면(213)의 접동시에는, 동압 발생 홈(220)에 작동유가 유입함으로써 동압이 발생한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 동압 발생 홈(220)은 직경 방향의 폭이 일정이고 둘레 방향으로 연장되는 제1 홈(221)과, 제1 홈(221)의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 밀봉 대상 유체를 제1 홈(221) 내로 인도하는 제2 홈(222)으로 구성된다.

여기서, 제1 홈(221)은 실 링(400)의 측면이 접동하는 접동 영역(X) 내에 받아들여지는 위치에 설치되어 있다(도 1, 4 참조). 또, 제1 홈(221)은 도 4의 CC 단면도인 도 5에 나타낸 바와 같이, 그 둘레 방향의 깊이가 중앙부에서는 일정이지만, 양 끝으로 향해 평면 모양으로 서서히 얕게 되도록 구성되어 있다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 홈(222)은 직경 방향 내측의 부분이 접동 영역(X)보다 내측까지 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 동압 발생 홈(220)은 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)에 절삭 등의 가공을 직접 실시함으로써 형성된다.

<축 및 밀봉구조의 사용 시의 메커니즘>

특히 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 축(200) 및 밀봉구조(100)의 사용 시의 메커니즘을 설명한다. 도 1은 자동차의 엔진이 시동함으로써 실 링(400)에 가로막힌 2개의 영역 사이에 차압이 생겨 고압 측(H)의 압력이 높아진 상태를 나타내고 있다. 이 차압에 의해, 실 링(400)의 고압 측(H)의 측면과 내주면에는 유체 압력(유압)이 작용한다. 이 유체 압력에 의해, 실 링(400)은 하우징(300)의 축구멍(310)의 내주면과 고리모양 홈(210)의 저압 측(L)의 측벽면(213)에 대해 밀착한다. 이에 따라, 실 링(400)의 외주면과 축구멍(310)의 내주면 사이, 및 실 링(400)의 측면(401)과 측벽면(213) 사이에 밀봉면이 형성되기 때문에, 축(200)과 하우징(300) 사이의 고리모양 간극이 밀봉되어 유압이 보호 유지된다.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 축(200)과 하우징(300)의 상대적인 회전 시에는, 적어도 실 링(400)의 측면(401)이 측벽면(213)에 대해 회전 접동하도록 구성되어 있다. 따라서, 회전 시에는 제2 홈(222)의 접동 영역(X)보다 직경 방향 내측의 부분으로부터 작동유가 유입된다. 제2 홈(222)에 유입된 작동유는, 제1 홈(221)까지 인도된 후에, 제1 홈(221) 내를 둘레 방향으로 흐르고 나서 접동면 사이에 유출하는데, 이 때 동압이 발생한다. 또한, 실 링(400)이 측벽면(213)에 대해 도 2 중 시계 방향으로 상대적으로 회전하는 경우에는, 제1 홈(221)의 시계 방향 측의 끝 부분으로부터 작동유가 유출된다. 한편, 실 링(400)이 측벽면(213)에 대해 도 2 중 반시계 방향으로 상대적으로 회전하는 경우에는, 제1 홈(221)의 반시계 방향 측의 끝 부분으로부터 작동유가 유출된다.

<본 실시예에 따른 밀봉장치의 뛰어난 점>

본 실시예에 따른 축(200) 및 밀봉구조(100)에 의하면, 동압 발생 홈(220) 내에 작동유가 도입되기 때문에, 실 링(400)에 대해 저압 측으로부터 작용하는 작동유의 압력과, 고압 측으로부터 작용하는 유체의 압력의 일부가 상쇄된다. 이에 따라, 실 링(400)에 작용하는 측벽면(213) 방향(저압 측(L) 방향)의 압압력이 저감된다. 또, 실 링(400)이 측벽면(213)에 대해 접동하고 있을 때에는, 제1 홈(221)으로부터 접동면 사이로 작동유가 유출할 때에 동압이 발생한다. 이 동압에 의해, 실 링(400)에는 측벽면(213)으로부터 떨어진 방향의 힘이 작용한다. 이렇게 하여, 측벽면(213) 방향으로 작용하는 압압력이 저감됨과 더불어, 측벽면(213)으로부터 떨어진 방향의 힘이 발생함으로써, 실 링(400)의 측벽면(213)에 대한 접동 저항이 효과적으로 저감된다. 더욱이, 접동 저항의 저감에 의해, 접동에 의한 발열을 감소시키는 것도 가능하게 되기 때문에, 고속 고압의 환경 조건 하에서도 실 링(400)을 알맞게 사용하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 축(200)이 금속제이기 때문에, 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)도 금속으로 구성되어 있다. 그 때문에, 측벽면(213)은 상대적으로 경도가 낮은 수지제의 실 링(400)이 접동해도 마모하기 어렵다. 그 때문에, 측벽면(213)에 형성된 동압 발생 홈(220)의 형상이 마모에 의해 변화하는 것이 억제되기 때문에, 동압 발생 홈(220)에 의한 접동 저항의 저감 작용의 저하도 억제된다. 또한, 실제로는, 동압 발생 홈(220)의 형상은 거의 변화하지 않고 얕게 되지 않기 때문에, 접동 저항의 저감 작용도 거의 저하하지 않는다. 특히, 수지제의 실 링(400)이 경시적으로 마모해도, 측벽면(213)이 거의 마모하지 않기 때문에, 동압 발생 홈(220)에 의한 접동 저항의 저감 작용은 거의 손상되지 않는다. 따라서, 축(200) 및 밀봉구조(100)에 의하면, 실 링(400)의 측면의 경시적인 마모에 관계없이 실 링(400)의 접동 저항을 저감시킬 수 있다.

또, 동압 발생 홈(220)은 제1 홈(221)과 제1 홈(221)의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 제2 홈(222)으로 구성되기 때문에, 측벽면(213)에 대한 실 링(400)의 회전 방향에 관계없이 상기의 동압이 발생한다. 또, 제1 홈(221)은 그 형상으로부터 직경 방향 내측과 직경 방향 외측에 벽면을 갖고 있기 때문에, 제1 홈(221) 내에 인도된 작동유가 직경 방향으로 누출되는 것이 억제되기 때문에, 효과적으로 동압을 발생시킬 수 있다. 또한, 제1 홈(221)은 실 링(400)의 측면에 대해 접동하는 접동 영역(X) 내에 받아들여지는 위치에 형성되어 있기 때문에, 제1 홈(221) 내에 도입된 밀봉 대상 유체가 직경 방향으로 유출하는 것이 한층 억제된다. 더욱이, 제1 홈(221)은 그 둘레 방향의 깊이가 양 끝으로 향해 얕게 되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 이른바 쐐기 효과에 의해 상기 동압을 효과적으로 발생시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 제2 홈(222)은 접동 영역(X)보다 내측까지 연장되도록 형성되어 있기 때문에, 축(200)의 상대적인 회전 시에 있어서도 작동유를 효과적으로 내부로 인도할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면, 측벽면(213)에 동압 발생 홈(220)을 설치하고 있기 때문에, 실 링(400)의 양 측면은 모두 평탄하게 할 수 있다. 따라서, 실 링(400)을 고리모양 홈(210)에 장착할 때, 그 방향을 고려할 필요가 없기 때문에 작업성이 향상된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 고리모양 홈(210)에서의 한쪽의 측벽면(213)에 만 동압 발생 홈(220)이 형성되어 있지만, 다른쪽의 측벽면(212)에도 동압 발생 홈(220)을 형성해도 좋다. 이 경우에는, 실 링(400)에 의해 가로막힌 2개의 영역의 압력의 고저(높낮이)가 바뀌는 상황 하에 있어서도, 실 링(400)에 작용하는 접동 저항을 저감시키는 것이 가능하게 된다.

<동압 발생 홈의 형상의 다른 예>

다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 동압 발생 홈(220)의 다른 형상에 대해 설명한다. 도 6∼도 8은 상기 도 5와 마찬가지의 도 4 중의 CC 단면도에 상당하는 도면이다. 도 6 및 도 7은 둘레 방향의 중앙부에 비해 양 끝 측의 쪽이 얕게 되도록 구성된 제1 홈(221)의 홈 바닥의 다른 예를 나타내고 있다. 도 6은 둘레 방향의 중앙부로부터 양 측으로 향해 곡면 모양으로 서서히 얕아지는 홈 바닥의 예를 나타내고 있다. 한편, 도 7은 둘레 방향의 중앙부로부터 양 측으로 향해 계단모양으로 얕게 되는 경우의 예를 나타내고 있다. 어떤 형상에 있어서도, 쐐기 효과에 의한 동압이 효과적으로 발생할 수 있다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 홈(221)의 홈 바닥의 깊이가 둘레 방향으로 일정하게 되도록 구성된 경우에도, 동압을 어느 정도 발생시키는 것은 가능하다.

[실시예 2]

다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 축 및 밀봉구조에 대해 설명한다. 실시예 2는 동압 발생 홈이 형성된 측벽면을 구성하는 금속제의 고리모양 부재를 축이 따로 갖추고 있는 점에서 상기의 실시예 1과는 다르다. 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 또, 동일한 구성의 작용도 실질적으로 동일하다. 또한, 도 9는 실시예 2에 따른 축의 사용 시의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 10은 실시예 2에 따른 축이 구비된 고리모양 부재의 측면도로서, 동압 발생 홈이 설치되어 있는 측의 측면을 나타내고 있다.

도 9에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따른 축(200)은 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)을 구성하는 금속제의 고리모양 부재(230)를 구비하고 있다. 즉, 고리모양 홈(210) 내에 있어서 저압 측(L) 가까이의 위치에 고정된 고리모양 부재(230)에서의 고압 측(H)의 측면(233)이 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)을 구성하고 있다. 또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 고리모양 부재(230)의 한쪽의 측면(233)에는, 실시예 1에서의 측벽면(213)과 마찬가지로, 복수의 동압 발생 홈(220)이 형성되어 있다. 고리모양 부재(230)에 형성된 동압 발생 홈(220)의 형상이나 작용은 실시예 1과 동일하므로 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 동압 발생 홈(220)은 측면(233)에 절삭 등의 가공을 실시함으로써 형성된다.

또한, 고리모양 부재(230)가 가지는 축구멍(231)은 그 내경이 고리모양 홈(210)의 홈 바닥(211)의 외경과 거의 동일하게 구성되어 있다. 이에 따라, 축구멍(231)과 축(200)의 홈 바닥(211)을 감합(嵌合)시킴으로써(맞물리게 함으로써), 고리모양 부재(230)를 축(200)에 대해 고정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 축(200)은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 착탈 가능하게 구성된 2개의 축부(200A, 200B)로 구성된다. 따라서, 축부(200A)에 형성된 홈 바닥(211)에 고리모양 부재(230)를 고정한 후에, 축부(200A)와 축부(200B)를 조합시킴으로써, 절단부를 갖지 않는 고리모양 부재(230)를 축(200)에 대해 장착하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 실 링(400)과 고리모양 부재(230)가 하우징(300)과 축(200) 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 작동유의 압력을 보호 유지하는 밀봉장치(110)로서 기능하고 있다.

<축 및 밀봉구조의 사용 시의 메커니즘>

특히 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 축(200) 및 밀봉구조(100)의 사용 시의 메커니즘을 설명한다. 상기 실시예 1과 마찬가지로, 도 9는 고압 측(H)의 압력이 높아진 상태를 나타내고 있고, 차압에 의해 실 링(400)은 하우징(300)의 축구멍(310)의 내주면과 고리모양 홈(210)의 저압 측(L)의 측벽면(213), 즉 고리모양 부재(230)의 측면(233)에 대해 밀착한다. 이에 따라, 축(200)과 하우징(300) 사이의 고리모양 간극이 봉지(封止, 밀봉)되어 유압이 보호 유지된다. 본 실시예에 있어서도, 축(200)과 하우징(300)의 상대적인 회전 시에는, 적어도 실 링(400)의 측면(401)이 측면(233)에 대해 회전 접동하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 회전 시에는 작동유가 동압 발생 홈(220) 내로 유입하기 때문에, 접동면 사이에 동압이 발생한다.

<본 실시예에 따른 밀봉장치의 뛰어난 점>

본 실시예에 따른 축(200) 및 밀봉구조(100)에 있어서도, 상기 실시예 1과 마찬가지의 작용 효과가 발휘된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)은 축(200)과는 다른 구성 부품인 금속제의 고리모양 부재(230)로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서는, 측면(233)에 미리 동압 발생 홈(220)을 형성한 후에, 고리모양 부재(230)를 축(200)에 장착함으로써 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)을 구성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상기 실시예 1과 같이, 금속제의 축(200)에 구성된 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)에 동압 발생 홈(220)을 직접 형성하는 경우에 비해, 동압 발생 홈(220)의 형성이 쉽게 된다. 또, 고리모양 부재(230)가 금속제이기 때문에, 축(200)으로서 다른 재료를 이용하는 것이 가능하게 되기 때문에, 설계의 자유도가 높아진다.

또한, 본 실시예에 의해 발휘되는 효과는, 고리모양 부재(230) 그 자체 혹은 실 링(400)과 고리모양 부재(230)를 구비하는 밀봉장치(110)에 의해 발휘되는 효과로서도 인식할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 고리모양 홈(210)에서의 한쪽의 측벽면(213) 만이 고리모양 부재(230)로 구성되어 있지만, 다른쪽의 측벽면(212)도 고리모양 부재(230)로 구성해도 좋다. 이 경우에는, 동압 발생 홈(220)이 형성된 측면(233)이 고리모양 홈(210)의 내측으로 향하도록 하여 고리모양 부재(230)가 고정된다. 이러한 구성을 채용한 경우에는, 실 링(400)에 의해 가로막힌 2개의 영역의 압력의 고저(높낮이)가 바뀌는 상황 하에 있어서도, 실 링(400)에 작용하는 접동 저항을 저감시키는 것이 가능하게 된다.

<기타>

동압 발생 홈(220)의 형상은 상기한 것에 한정되지 않고 다른 형상도 적절하게 채용할 수 있다. 또, 상기한 실시예 2의 고리모양 부재(230)에 대해, 본 발명의 목적이 달성되기 위해서는, 적어도 고리모양 홈(210)의 측벽면(213)을 구성하는 부분이 금속으로 구성되어 있으면 좋다. 따라서, 고리모양 부재(230)로서는, 상기한 금속제의 것에 한정되지 않고, 측벽면(213)을 구성하는 부분(실 링(400)에 대해 접동하는 부분)만이 금속으로 구성되며, 다른 부분은 다른 재료로 구성되는 형태를 채용해도 좋다.

또, 상기한 실시예에서는, 고리모양 홈의 측벽면이 금속으로 구성되는 경우를 설명했지만, 실 링과의 접동에 대한 내마모성이 확보된다면 다른 재료로 구성되어도 좋다.

100 : 밀봉구조
110 : 밀봉장치
200 : 축
200A, 200B : 축부
210 : 고리모양 홈
211 : 홈 바닥
212,213 : 측벽면
220 : 동압 발생 홈
221 : 제1 홈
222 : 제2 홈
230 : 고리모양 부재
231 : 축구멍
233 : 측면
300 : 하우징
310 : 축구멍
400 : 실 링
401 : 측면
410 : 이음매부
H : 고압 측
L : 저압 측
X : 접동 영역

Claims (8)

1. 하우징에 설치된 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축으로서, 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링이 장착되는 고리모양 홈을 그 외주 측에 갖춘 축에 있어서,
   상기 고리모양 홈에서의 상기 실 링이 접동하는 측벽면이 금속으로 구성되며, 상기 측벽면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고리모양 홈의 측벽면을 구성하는 금속제의 고리모양 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 축.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 동압 발생 홈이,
   둘레 방향으로 연장되는 제1 홈과,
   상기 제1 홈에서의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 상기 밀봉 대상 유체를 상기 제1 홈 내로 인도하는 제2 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 축.
   
4. 축구멍이 설치된 하우징과,
   상기 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축으로서, 그 외주 측에 고리모양 홈을 갖춘 축과,
   상기 고리모양 홈에 장착되는 수지제의 실 링으로서, 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 실 링을 구비한 밀봉구조에 있어서,
   상기 고리모양 홈에서의 상기 실 링이 접동하는 측벽면이 금속으로 구성되며, 상기 측벽면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 고리모양 홈의 측벽면을 구성하는 금속제의 고리모양 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.
   
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 동압 발생 홈이,
   둘레 방향으로 연장되는 제1 홈과,
   상기 제1 홈에서의 둘레 방향의 중앙으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 상기 밀봉 대상 유체를 상기 제1 홈 내로 인도하는 제2 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.
   
7. 하우징에 설치된 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축의 외주 측에 설치되어, 상기 하우징과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링이 장착되는 고리모양 홈에 고정되는 고리모양 부재에 있어서,
   상기 실 링의 측면이 접동하는 접동면을 구비하고,
   상기 접동면이 금속으로 구성되며, 상기 접동면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고리모양 부재.
   
8. 축구멍이 설치된 하우징과, 상기 축구멍에 삽통되어 상기 하우징에 대해 상대적으로 회전하는 축과의 사이의 고리모양 간극을 밀봉하여 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 밀봉장치로서, 상기 축의 외주 측에 설치된 고리모양 홈에 장착되는 밀봉장치에 있어서,
   상기 고리모양 간극을 밀봉하여 상기 밀봉 대상 유체의 압력을 보호 유지하는 수지제의 실 링과,
   상기 실 링의 측면이 접동하는 접동면을 갖추고서 상기 고리모양 홈에 고정되는 고리모양 부재를 구비하고,
   상기 접동면이 금속으로 구성되며, 상기 접동면에 상기 하우징과 상기 축의 상대적인 회전 시에 도입되는 상기 밀봉 대상 유체에 의해 동압을 발생시키는 동압 발생 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.

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