KR20180078322A - 밀봉 캡 및 밀봉 캡의 제조 방법 - Google Patents

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요나스 칼-구스타프 앤더슨
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스티그 레이네 조아킴 악셀슨
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트렐레보르크 씰링 솔루션즈 칼마르 아베
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Abstract

밀봉 캡 및 밀봉 캡의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 밀봉 캡은 베이스(9) 및 U 자형 프로파일의 바디(1)를 구비한 밀봉 캡으로서, 상기 바디의 외부는 탄성 물질(5)의 층으로 코팅되는 것이고, 상기 베이스은 상기 외벽에 인접한 연속 볼록 융기부(convex ridge)(12)를 구비하는 것이다.

Description

밀봉 캡 및 밀봉 캡의 제조 방법
밀봉 캡은 평평한 베이스(base)와 U 자형 프로파일을 형성하는 돌출 원주 벽을 가진 컵 모양의 원형 금속 제품이다. 일부 종래의 밀봉 캡은 기밀 또는 방수 밀봉을 형성하기 위해 대상물의 대응하는 홀(hole) 내로 끼워 맞춤(interference fit)으로써 가압되도록 의도된다. 예를 들어, 밀봉 캡은 기계류의 케이싱의 벽, 예를 들어, 실린더 헤드의 캠 샤프트 홀도 홀을 밀봉하는데 사용되는 플러그이다. 상기 플러그는 끼워 맞춤으로 실린더 헤드 케이스에 오염 물질이 들어가거나 오일이 상기 케이싱에서 누출되는 것을 방지한다.
종래의 밀봉 캡의 일부 유형은 밀봉 플러그용 표준 DIN443에서 알 수 있듯이 두껍고 딱딱한 스탬프 금속으로 제조되었고, 플러그되는 홀의 내벽에 끼움(interference)으로 인해, 피팅(fitting) 또는 사용 중에 균열의 위험을 가지며 상기 밀봉 캡이 홀의 벽이 영구적으로 변형되고/되거나 변형된다. 이러한 금속 밀봉 캡은 저렴하게 생산하고 신뢰성 있는 밀봉을 제공하지만, 예를 들어, 사용 중 녹슬 수 있고, 상기 플러그와 상기 홀의 벽 사이에 갈바니 반응(galvanic reaction)이 있을 수 있어, 제거하기가 어렵다는 등의 여러 단점들이 있다. 또한, 일부 용도에서, 상기 금속 밀봉 캡은 현대적 제조 공정에서 바람직하지 않은 곳에 접착해야 할 필요를 갖는다.
다른 유형의 종래 밀봉 캡은 0.8 mm 정도의 두께를 가지는 스탬핑된 강철 바디로 만들어지고, 이어서 그 외부 표면에 0.8 mm 정도의 두께를 가지는 고무층을 갖도록 사출 성형에 의해 코팅된다. 이러한 밀봉 캡은 평평한 베이스를 가지며, 상기 고무는 요구되는 밀봉 특성을 제공하는데 필요한 탄성 특성을 제공하기 위한 것인 반면, 상기 강철은 요구되는 강성을 상기 밀봉 캡에 제공하도록 의도된다. 이것은 양호한 밀봉 성능을 제공하지만, 이러한 금속 고무 플러그는 상기 플러그가 개별적으로 사출 성형되어 제조하기에 고가이고, 양호한 밀봉을 제공하고 플러그의 삽입 중에 고무에 대한 마모 손상의 위험을 감소시키기 위해 이들이 결합되는 표면의 광범위하고 고가인 기계 가공이 요구될 수 있으며, 고무가 압축을 겪을 때 노화됨에 따라 상기 밀봉 캡은 누출될 수 있고 접촉하는 홀의 표면에 대해 밀봉을 형성하는데 필요한 탄성을 점차적으로 잃어버리게 된다. 상기 밀봉 캡의 상기 금속은 상기 밀봉 캡을 제 위치에 유지하도록 하는 임의의 중요한 측면 탄성력을 제공하지 않으며 - 상기 금속 바디를 코팅하는 고무 코팅이 없는 경우 상기 홀에 느슨하게 피팅될 것이다.
발명의 간단한 설명
본 발명은 종래 기술에 공지 된 밀봉 캡에 비해 장점을 가지는 밀봉 캡에 관한 것이다. 본 발명에 따른 밀봉 캡은, 제 1 영 탄성률(Young 's modulus)을 가지는 탄성적 변형 가능한 기재로 제조된 요철 베이스를 가지는 바디와, 더 낮은 제 2 영 탄성률을 가지며 외부 표면의 일부 또는 전부를 코팅하는 탄성 물질의 층 (즉, 당김, 신축, 압축, 굽힘 등이 된 후 원래의 형태로 되돌아갈 수 있는 물질)을 포함한다. 전형적으로, 상기 기재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 강철(steel) 또는 다른 금속과 같은 금속으로 제조될 수 있고, 상기 탄성 물질은 고무와 같은 탄성 물질일 수 있다. 본 발명은 상기 밀봉 캡을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 측면 상에 고무와 같은 탄성 물질 층을 이용하여(의하여) 강철 또는 알루미늄과 같은 탄성적 변형 가능한 물질 시트 형태의 기재를 코팅하는 단계와, 이후 적절한 모양의 밀봉 캡을 형성하는 것을 포함한다.
도 1a는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 제 1 구현예의 사시도를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 밀봉 캡의 측면도를 나타낸다.
도 1c는 도 1a의 밀봉 캡의 아래에서 본 평면도를 나타낸다.
도 1d는 도 1c의 I-I 선에 따른 단면도를 나타낸다.
도 1e는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 제 2 구현예의 측면도를 나타낸다.
도 2a는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 제 3 구현예의 사시도를 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 밀봉 캡의 측면도를 나타낸다.
도 2c는 도 2a의 밀봉 캡의 아래로부터의 평면도를 나타낸다.
도 2d는 도 2a의 밀봉 캡의 일부 확대도를 나타낸다.
도 2e는 도 2c의 II-II 선에 따른 단면을 나타낸다.
도 3a는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 구현예를 통해 단면을 나타낸다.
도 3b는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 구현예의 단면을 나타낸다.
도 3c는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 부가적인 추가 구현예의 단면을 나타낸다.
도 3d는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 다른 구현예의 측면도를 나타낸다.
도 3e는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 또 다른 구현예의 측면도를 나타낸다.
도 3f는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가적인 다른 구현예의 측면도를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명에 따른 밀봉 캡의 또 다른 구현예를 통한 측면도, 사시도, 및 횡단면도를 나타낸다.
도 4d는 도 4a 내지 도 4d의 밀봉 캡의 외벽의 상단부의 확대도를 나타낸다.
도 4e는 밀봉 캡의 외벽의 상단부의 추가 구현예의 확대도를 나타낸다.
도 4f는 밀봉 캡의 외벽의 상단부의 다른 구현예의 확대도를 나타낸다.
도 4g는 밀봉 캡의 외벽의 상단의 또 다른 구현예의 확대도를 나타낸다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 제 1 구현예에 따른 밀봉 캡(1)은 도 1a 내지 도 1d에 도시된다. 밀봉 캡(1)은 제 1 영 탄성률 (Young's modulus)을 가지는 알루미늄 또는 강철과 같은 탄성적 변형 가능한 기재(4)로 제조된 컵 또는 보울(bowl) 형상 (즉, U 자형 프로파일을 가짐) 바디(3)를 포함한다. 바디(3)는 외경 W 및 높이 H의 수직 외벽(7)을 가진다. 상기 외벽(7)의 베이스는 직경 B(본 구현예에서 W와 동일함)의 요철 베이스(corrugated base)(9)을 형성하도록 상기 밀봉 캡의 중심을 향하여 반경 R의 바람직하게 휘어진 이행부(transition portion)(11)에 의해 연장되어 있다. 적어도 상기 벽의 외부 표면은 제 2의 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 코팅 층(5)으로 코팅된다.
도 1a 및 도 1b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 요철 베이스(9)는 피크들(14, 15)을 가지는 동심원의 볼록 융기부(12, 13)로 형성된 요철 프로파일을 구비하며, 상기 융기부들은 바닥(bottom)(17)을 가지는 동심원의 오목 트로프(16)에 의해 분리된다. 바닥(17)은 상기 밀봉 캡의 상기 벽으로부터 거리 X에서 상기 밀봉 캡의 내부로의 최대 깊이 D (본 발명의 본 구현예에서 R과 동일함)를 가진다. 융기부(13)가 트러프(16)의 바닥(17)으로부터 상기 베이스의 중심을 향해 연장되고 상기 베이스의 중앙에 그것의 피크(15)를 가지기 때문에, 상기 베이스의 중심은 볼록하다.
상기 최외각(outermost) 볼록 융기부(12)는 바람직하게 상기 벽(7)에 바로 인접하고(그리고 그것과 접촉되어 있음), 바람직하게 돔형 융기부(13)를 둘러싸고, 바람직하게 매끄럽게 합쳐지는 트로프(16)를 둘러싸며, 바람직하게 부드럽게 합쳐진다. 돔형 융기부(13)의 피크(15)는 외부 융기부(12)의 피크(14)의 면(plane)까지 연장되지 않고 상기 면으로부터 거리 E에서 정지한다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 본 발명의 구현예에서, 상기 측면에서 볼 때, 상기 바디는 트로프에 의해 돔형 중심부로부터 분리된 하나의 융기부에 결합된 적어도 외벽을 포함하는 베이스를 가지는 평평한 U 자형 프로파일을 구비한다. 본 발명의 상기 구현예에서, 상기 외벽은 상기 베이스에 실질적으로 수직이고, 따라서 상기 밀봉 캡의 높이는 H + R이며, 상기 밀봉 캡의 벽의 상기 폭 W는 상기 베이스의 상기 폭 B와 동일하다. 바람직하게, 본 발명의 모든 구현예에서, 평평한 표면 상에 베이스를 아래쪽으로 배열하였을 때 안정한 베이스를 가지는 밀봉 캡을 제공하기 위해, 요철(corrugation) 또는 피크가 상기 최외각 융기부(12)의 가장 깊은 부분의 면(plane) 밖으로 연장되지 않는다.
도 1e는 외부 볼록 융기부(12)가 트로프(16)을 둘러싸는 밀봉 캡의 예를 나타내며, 상기 밀봉 캡의 바닥(17')은 실질적으로 평평한 표면(21)으로서 상기 베이스의 중심까지 확장된다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 제 2 구현예를 나타낸다. 본 발명의 본 구현예에서, 상기 밀봉 캡(101)의 상기 바디(103)는 상기 베이스에서 각각의 피크들(114, 115) 및 바닥(117)을 가지는 볼록 융기부들(112, 113) 및 오목 트로프(116)의 배열뿐만 아니라 외벽(107)의 개방 단부 상에 내향 립(lip)(123)을 구비한다. 립(123)은 상기 베이스에 평행한 평면으로부터 각도 α로 돌출되어 있고, 여기서 α는 0° 초과 내지 90° 미만이다. α는 바람직하게 30° 초과 내지 80° 미만이며, 가장 바람직하게 45° 초과 내지 75° 미만이다. 립(123)은 상기 캡이 절개된 후에 제 2 성형 작업으로 형성될 수 있다. 상기 밀봉 캡이 상기 립에 먼저 삽입될 때 립(123)은 홀 안으로의 캡 밀봉 부분의 삽입을 용이하게 한다. 립(123)은 또한 홀로부터 상기 밀봉 캡의 제거를 돕기 위한 임의의 적합한 도구(tool)에 의해 잡힐 수 있다. 이러한 립은 본원에 기재된 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 다른 구현예를 나타내는 것으로서, 상기 밀봉 캡(201)은 상기 베이스에서 각각의 피크들(214, 215) 및 바닥(217)을 가지는 볼록 융기부들(212, 213) 및 오목 트로프(216)의 배열뿐만 아니라 상기 개방 단부(208)에서 각도 β만큼 바깥쪽으로 기울어진 외벽(207)을 구비한다. 이것은 립 또는 칼라(collar)(223)를 형성하는데, 이는 상기 립 또는 칼라가 장착되는 상기 홀의 비스듬한 둘레에 대해 밀봉하고 상기 외부의 먼지 수집을 감소시키는데 사용될 수 있다. 상기 립은 본원에 기술된 상기 베이스의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 다른 구현예를 나타내는 것으로서, 상기 밀봉 캡(301)은 상기 베이스에서 각각의 피크들(314, 315) 및 바닥(317)을 가지는 볼록 융기부들(312, 313) 및 오목 트로프(316)의 배열뿐만 아니라 상기 베이스(309)로부터 바깥쪽으로 점점 얇아지는 외벽(307)을 구비한다. 이것은 또한 캐스팅된 홀에서의 상기 밀봉을 향상시키고, 캐스팅 도구에 해제(release) 각도 α을 제공하기 위해 바깥쪽으로 점점 얇아지는 홀 벽 프로파일을 구비한다. 상기 외벽의 각도 β는 증가된 스프링력(spring force) 및 접촉을 제공하기 위해 사용되는 상기 홀의 해제 각도보다 더 커야한다. 이러한 배열은 먼저 상기 베이스와 함께 홀 내로 상기 밀봉 캡의 삽입을 용이하게 하며, 본원에 기술된 상기 베이스의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3c는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 또 다른 구현예를 나타낸 것으로서, 상기 밀봉 캡(401)은 본 발명의 전술한 구현예들과 유사한 오목 및 볼록 환형(annular) 요철들을 포함하는 요철 베이스뿐만 아니라 상기 베이스(409)로부터 상기 개방 단부까지 각도 β로 내부로 점점 얇아지는 외벽(407)을 구비한다. 이러한 배열은 먼저 상기 개방 단부를 가지는 홀 내로 상기 밀봉 캡의 삽입을 용이하게 하고 본원에 기술된 상기 베이스의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3d는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 구현예의 측면도를 나타낸 것으로서, 상기 밀봉 캡(501)은 복수의 동심원 융기부(513a, 513b)가 구비된 상기 베이스(509)를 구비한다. 이러한 배열은 상기 베이스에 의해 제공되는 상기 측면 스프링력의 조절을 용이하게 하고 본원에 기술된 상기 외벽의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3e는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 구현예의 측면도를 나타낸 것으로서, 상기 밀봉 캡(601)은 복수의 동심원 볼록 융기부(613a, 613b), 볼록 피크 (615) 및 복수의 오목 트로프(616a, 616b)가 구비된 베이스(609)를 구비한다. 트로프들(616a, 616b)은 상기 밀봉 캡의 높이의 50%보다 큰 깊이 E 내부로 돌출될 수 있다. 이러한 배열은 상기 베이스에 의해 제공되는 측면 탄력의 조절을 용이하게 하고 본 명세서에 기술된 상기 외벽의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 3f는 본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 구현예의 측면도를 나타낸 것으로서, 상기 밀봉 캡(701)은 복수의 동심원 볼록 융기부(713a, 713b), 볼록 피크 (721) 및 복수의 오목 트로프(716a, 716b)가 구비된 베이스(709)를 구비한다. 트로프들(716a, 716b)은 상기 밀봉 캡의 높이 H의 50%보다 큰 깊이 E 내부로 돌출될 수 있고, 피크(721)는 외벽(707)의 높이까지 연장된다. 이러한 배열은 상기 베이스 상에 가해지는 압력이 변화함에 따라 상기 베이스에 의해 제공되는 상기 측면 스프링력이 어떻게 변하는지 측정하는데 사용될 수 있으며, 본 명세서에 기술된 상기 외벽의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 밀봉 캡(801)의 추가 구현예를 통한 상단 측면도, 사시도, 및 횡단면도를 나타낸다. 상기 밀봉 캡(801)이 상기 베이스(809)의 면으로부터 상기 각도 β만큼 외부로 얇아지는 외벽(807)을 구비한다는 점에서, 본 구현예는 도 3b에 도시된 상기 밀봉 캡과 유사하다. 또한, 각각의 피크들(814, 815)을 가지는 볼록 융기부들(812, 813) 및 상기 융기부들 사이에 배열된 바닥(817)을 가지는 오목 트로프(816)의 배열이 상기 베이스에 추가 제공된다. 상기 외벽의 각도 β는 증가된 스프링력과 접촉을 제공하기 위해 사용되는 상기 홀의 상기 해제 각도(release angle)보다 커야한다. 이러한 배열은 먼저 상기 베이스를 가지는 홀 내로 상기 밀봉 캡의 삽입을 용이하게 하며, 본 명세서에 기술된 상기 베이스의 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다. 상기 홀 내로의 삽입 동안, 상기 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부(808)에서의 상기 고무 물질은 상기 밀봉 캡의 금속과 상기 홀의 원주(circumference) 사이에 끼워질 수 있으며, 이것은 상기 밀봉 캡이 상기 홀에 완전히 삽입되면 상기 고무 물질의 작은 부분을 또는 완전한 고리(ring)가 상기 밀봉 캡으로부터 절단되도록 한다. 이러한 파편(debris)은 바람직하지 않으며, 이것을 방지하기 위해, 상기 밀봉 캡(801)의 측벽의 개방 단부는 그것의 강성을 감소시키는 수단(823)을 구비한다. 이것은 상기 개방 단부를 상기 밀봉 캡의 중심을 향해 내부로 구부러지게 하여 상기 고무 물질에 대한 전단력(shearing force)을 감소시킴으로써, 상기 고무 물질이 절단되는 것을 방지한다. 도 4a 내지 도 4d에 나타낸 바와 같이, 상기 측벽(823)의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단은, 수직 절단부들(823)이 상기 측벽 내로 형성되고 상기 절단부의 개방 단부가 라운딩(rounding)된 스캘롭 엣지(scalloped edge)(810)의 형태일 수 있다. 도 4d에서 스캘롭 엣지의 확대 이미지에 도시된 바와 같이, 각각의 스캘롭 부분의 상기 상부 엣지(814)는 실질적으로 직선이다. 각각의 수직 절단부의 높이는 바람직하게 상기 측벽 높이의 50% 이하, 보다 바람직하게 상기 측벽 높이의 30% 이하, 더욱 바람직하게 상기 측벽 높이의 20% 이하, 및 가장 바람직하게 상기 측벽 높이의 10% 이하이다.
도 4e는 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 수단의 추가 구현예를 나타낸다. 본 발명의 본 구현예에서, 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단은 상기 측벽에서 얇아지는 복수의 슬릿들(823')을 포함한다. 상기 각 슬릿의 높이는 바람직하게 상기 측벽 높이의 50% 이하, 보다 바람직하게 상기 측벽 높이의 30% 이하, 더욱 바람직하게 상기 측벽 높이의 20% 이하, 및 가장 바람직하게 상기 측벽 높이의 10% 이하이다.
도 4f는 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단의 추가 구현예를 나타낸다. 본 발명의 본 구현예에서, 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단은 곡선형 돌출부(823")로 형성된 파동형(wave-like) 프로파일을 상기 측벽의 상부 엣지에 제공함으로써 형성된다. 상기 곡선형 돌출부(823") 각각의 트로프까지의 최고점의 높이는 바람직하게 상기 측벽 높이의 50% 이하, 보다 바람직하게 상기 측벽 높이의 30% 이하, 더욱 바람직하게 상기 측벽 높이의 20% 이하, 및 가장 바람직하게 상기 측벽 높이의 10% 이하이다.
도 4g는 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단의 추가 구현예를 나타낸다. 본 발명의 본 구현예에서, 밀봉 캡의 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단은 2 차 돌출부(823''')로 형성된 성곽 프로파일을 상기 측벽의 상부 엣지에 제공함으로써 형성된다. 상기 2 차 돌출부(823''') 각각의 높이는 바람직하게 상기 측벽 높이의 50% 이하, 보다 바람직하게 상기 측벽 높이의 30% 이하, 더욱 바람직하게 상기 측벽 높이의 20% 이하, 및 가장 바람직하게 상기 측벽 높이의 10% 이하이다. 바람직하게, 각 돌출부 사이의 갭은, 상기 개방 벽의 강성을 너무 많이 감소시키는 것을 피하기 위해, 각 돌출부의 폭보다 작거나 같고, 상기 강성의 큰 감소는 그것이 끼워지는 상기 홀에서 상기 밀봉 캡을 유지하는 힘을 감소시킬 것이기 때문이다. 물론, 상기 유지하는 힘을 감소시키고자 하는 경우, 상기 갭들의 폭은 각 돌출부의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 추가 수단(미도시)은 상기 측벽의 개방 단부의 두께를 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 두께 감소는 바람직하게 상기 측벽의 하부 두께의 50% 이하, 보다 바람직하게 상기 측벽의 하부 두께의 30% 이하, 더욱 바람직하게 상기 측벽의 하부 두께의 20% 이하, 및 가장 바람직하게 상기 측벽의 하부 두께의 10% 이하이다.
본 발명에 따른 밀봉 캡의 임의의 구현예는 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 수단을 구비될 수 있다.
상기 밀봉 캡들의 금속 베이스에서 상기 요철들은, 임의의 증가된 압력이 지배할 것으로 예상되는 방향으로부터 멀어지는 방향을 향하게 하여 상기 밀봉 캡의 개방 면을 가지는 홀 내로 끼워 맞추어 상기 밀봉 캡이 가압 될 때, 측면/반경 방향의 스프링력을 제공하도록 배열될 수 있다. 상기 측면 힘은 상기 밀봉 캡의 벽이 상기 홀의 벽에 대하여 견고하게 가압되도록 함으로써, 상기 밀봉 캡을 상기 홀로부터 축출시키려고 하는 힘에 저항한다. 또한, 더 높은 압력이 상기 밀봉 캡의 일측에 우선할 것으로 예상되는 경우, 상기 더 높은 압력에 의해 상기 밀봉 캡의 베이스 외부에 가해지는 힘이 상기 베이스 내의 상기 요철에 작용하여 상기 밀봉 캡을 제 위치에 유지시키는 상기 측면 힘을 증가시키도록 상기 상기 요철들이 바람직하게 배열된다. 이것은 내부 압력의 증가에 따라 상기 밀봉력(sealing force)이 증가하는 바람직한 결과를 낳는다.
대안적으로, 밀봉 캡이 임의의 증가된 압력이 지배될 것으로 예상되는 방향을 향하는 상기 개방 단부와 함께 장착되도록 의도된 경우, 상기 밀봉 캡의 베이스의 내부에 증가된 압력이 상기 밀봉 캡을 제 자리에 고정하는 측면 힘을 증가시키는 것을 보장하도록 상기 요철이 바람직하게 배열된다.
상기 밀봉 캡 벽의 상기 고무 코팅은 상기 밀봉 캡의 벽과 상기 홀의 벽 사이의 접촉 영역에서 거칠기(roughness)를 채움으로써 상기 홀이 밀봉되도록 한다. 상기 금속에 의해 제공되는 측면 스프링력(lateral spring force)은 실질적으로 시간이 지나도 감소하지 않으며, 시간이 지남에 따라 상기 고무 내의 임의의 압축 변형(compression set)을 보완함으로써, 상기 밀봉 캡이 장기간에 걸쳐 밀봉을 유지하도록 한다. 따라서, 상기 고무 코팅은 밀봉을 제공하는 기능만을 가지기 때문에 종래 기술의 밀봉 캡보다 훨씬 얇게 형성될 수 있고(여기서, 상기 고무는 가공 오차, 온도 변화 등을 보완하기 위한 스프링으로서 작용함), 반면 종래 기술의 밀봉 캡에서, 상기 고무 코팅은 밀봉을 제공하는 것에 추가하여 밀봉 캡을 구멍 내에 유지하기에 충분한 높은 측면 스프링력을 제공하도록 충분한 두께를 가져야 했다.
바람직하게, 본 발명에 따른 밀봉 캡의 모든 구현예들에서, 상기 바디는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 강철 또는 스테인리스 강 또는 다른 금속의 시트 또는 코일로, 이후 고무와 같은 탄성 고분자(resilient polymer) 또는 엘리스토머(elastomer) 코팅으로 형성되는 밀봉 캡의 외부 벽에 대응하는 부분을 적어도 커버하여 제조되며, 이것은 기재 및 일체형 코팅을 가지는 복합체 물질을 형성하는 상기 금속에 부착되는 것이다. 바람직하게 상기 밀봉 캡의 외부 표면을 형성할 상기 시트 또는 코일의 주 표면 전체가 상기 탄성 코팅으로 커버된다. 이어서 상기 밀봉 캡을 스탬핑, 가압하거나 또는 상기 시트 또는 코일 복합체 물질로 형성된다. 밀봉 캡의 상기 측벽의 개방 단부의 강성을 감소시키는 상기 수단은 상기 밀봉 캡을 스탬핑, 가압하거나 또는 상기 시트 또는 코일 복합체 물질로 형성되는 것과 동시에 형성될 수 있고, 또는 상기 수단이 상기 공정 후에 형성될 수 있다.
바람직하게, 이러한 강철의 시트 또는 코일은 0.1 mm 내지 0.5 mm의 강철 두께를 가진다. 더욱 바람직하게, 상기 강철 두께는 0.15 mm 내지 0.3 mm이다. 가장 바람직하게, 상기 강철 두께는 0.15 mm 내지 0.25 mm이다. 이러한 강철 두께는 적은 무게 및 우수한 스프링력 특성을 제공한다. 상기 시트 또는 코일의 두께는 밀봉 캡이 비교적 용이하게 변형될 수 있게 하여 상기 고무 코팅 또는 크랙으로부터 상기 홀 주변의 물질이 손상되는 위험을 방지하거나 감소시키면서 여전히 우수한 밀봉을 제공한다.
바람직하게 이러한 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 시트 또는 코일은 0.2 mm 내지 0.9 mm의 알루미늄 두께를 가진다. 더욱 바람직하게, 상기 알루미늄 두께는 0.25 mm 내지 0.7 mm이다. 가장 바람직하게, 상기 알루미늄 두께는 0.3 mm 내지 0.45 mm이다. 상기 밀봉 캡이 고온 환경에서 사용되는 경우, 상기 알루미늄은 장시간 가열에도 이완(relax)되지 않는 2000 또는 7000 시리즈가 바람직하다.
바람직하게 상기 코팅은 0.02 mm 내지 0.5 mm의 두께를 가진다. 더욱 바람직하게, 고무는 0.1 mm 내지 0.4 mm의 두께를 가진다. 가장 바람직하게, 상기 고무는 0.2 ㎜ 내지 0.3 ㎜의 두께를 가진다. 이러한 고무 두께는 우수한 밀봉 특성, 수용 홀에 삽입되는 동안 우수한 내마모성, 및 제한된 압축 변형을 제공한다.
본 발명은 상기 밀봉 캡의 외부 표면이 상기 탄성 코팅에 의해 실질적으로 완전히 커버된 예들에 의해 설명되었으나, 밀봉을 형성하기 위하여, 상기 밀봉 캡의 벽이 상기 탄성 코팅에 의해 코팅될 필요가 있다. 따라서, 밀봉이 이루어질 표면과 접촉하려는 의도가 아닌 영역으로부터 상기 탄성 코팅을 제거(또는 적용 제외)하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 밀봉 캡은, 다른 금속류 및 합금류, 및/또는 고분자류 및/또는 섬유-강화 복합체 물질과 같은 다른 탄성적 변형 가능한 물질의 기재를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 밀봉 캡의 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다:
제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질, 예를 들어, 강철 또는 알루미늄의 기재를 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질의 코팅 층에 의하여 코팅하는 단계, 및
이어서, 상기 코팅된 기재로부터 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 실질적으로 스탬핑, 펀칭 또는 압출하는 단계.
본 발명에 따른 밀봉 캡의 다른 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다:
제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질, 예를 들어, 강철 또는 알루미늄의 기재를 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질의 용액을 이용하여 코팅하는 단계, 상기 용매를 증발시키는 단계, 선택적으로 상기 탄성 물질을 가황(vulcanising)시키는 단계, 및 이어서 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 스탬핑 또는 펀칭 또는 가압 또는 하이드로포밍(hydroforming) 또는 다른 방법을 수행하는 단계.
본 발명에 따른 밀봉 캡의 또 다른 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다:
제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질, 예를 들어, 강철 또는 알루미늄의 기재의 주 표면에 결합제를 제공하는 단계, 상기 결합제-코팅된 주 표면 상에 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질의 막(film)을 도포하고, 선택적으로 상기 기재와 막 사이의 완전한 결합을 보장하기 위해 요구되는 시간동안 상기 기재에 열 및/또는 압력을 가하는 단계, 및
이어서 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 스탬핑, 펀칭 또는 압출하는 단계.
본 발명에 따른 밀봉 캡의 추가 제조 방법 상기 외벽 상에 립을 형성하는 단계를 추가 포함한다. 이것은 가압, 롤링 또는 임의의 다른 적합한 벙법에 의해 달성될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위해 제공된 것이며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시의 개념 및 필수적인 특징을 변경하지 않고 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 구현예들은 모든 측면들에서 예시적인 것으로서 본원을 제한하지 않는 것이 명백하다. 예를 들어, 본 발명의 밀봉 캡이 원형 바디들을 포함하는 구현예들에 의해 도시되었지만, 본 발명에 따른 밀봉 캡은 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다각형 또는 불규칙한 형태의 바디들로서 형성되는 것이 고려될 수 있다. 또한, 상기 최외각 융기부는 상기 벽과 인접하는 것으로 도시되어 있지만, 벽에는 인접하더라도 실질적으로는 벽에 수직인 플랜지(flange)에 의해 벽으로부터 분리될 수도 있다.
본 발명의 범위는 구현예의 상세한 설명보다는 하기 특허청구범위에 의해 정의된다. 청구범위의 의미 및 범위 및 그 균등물로부터 의도된 모든 변형 및 구현예들은 본원의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 제 1 영 탄성률(Young's modulus)을 가지는 물질로 제조된 탄성적 변형 가능한 기재(4)로 제조되는 것을 특징으로 하는, 베이스(9) 및 높이 H의 외벽(7)을 가지는 U 자형 프로파일의 바디(3)를 구비한 밀봉 캡(1)으로서,
    상기 기재는 제 2 영 탄성률을 가지는 탄성 물질 층(5)에 의하여 적어도 상기 외벽의 외부에 코팅되는 것이고, 상기 제 2 영 탄성률은 상기 제 1 영 탄성률보다 낮은 것이고, 상기 베이스(9)는 상기 외벽에 인접한 연속 볼록 융기부(convex ridge)(12)를 구비하고, 상기 볼록 융기부는 적어도 하나의 오목 트로프(concave trough)(16)를 둘러싸고, 상기 오목 트로프는 추가 볼록 융기부(l3)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
    밀봉 캡.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외벽의 개방 단부에는 상기 밀봉 캡의 측벽의 개방 단부의 강성(rigidity)을 감소시키는 수단(823-823''')이 제공되는 것인, 밀봉 캡.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 캡의 상기 측벽의 상기 개방 단부의 강성을 감소시키는 수단(823-823''')은 상기 측벽의 상기 개방 단부에 수직 슬릿들(823; 823'), 또는 상기 측벽(823'')의 상기 개방 단부에 대한 곡선형 프로파일, 또는 상기 측벽의 상기 개방 단부에 대한 성곽 프로파일 또는 상기 측벽의 상기 개방 단부를 형성하는 상기 물질의 두께 감소를 포함하는 것인, 밀봉 캡.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스의 중심부(21)는 실질적으로 평평한 것인, 밀봉 캡.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 물질 층은 0.02 mm보다 두껍고 0.5 mm보다 얇은 것인, 밀봉 캡.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 물질 층은 0.1 mm보다 두껍고 0.4 mm보다 얇은 것인, 밀봉 캡.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 물질 층은 0.2 mm보다 두껍고 0.3 mm보다 얇은 것인, 밀봉 캡.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 물질 층은 고무인 것인, 밀봉 캡.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 물질 층은 상기 외부 표면 전체를 실질적으로 덮는 것인, 밀봉 캡.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재는 강철, 스테인리스 강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 다른 금속, 또는 이들의 조합으로 형성되는 것인, 밀봉 캡.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재는 폴리머 및/또는 화이버(fibre)-강화 복합체 물질로 형성되는 것인, 밀봉 캡.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 것이고, 상기 탄성적 변형 가능한 기재의 두께는 0.2 mm 내지 0.9 mm인 것인, 밀봉 캡.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재의 두께는 0.25 mm 내지 0.7 mm인 것인, 밀봉 캡.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재의 두께는 0.3 mm 내지 0.45 mm인 것인, 밀봉 캡.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성적 변형 가능한 기재는 강철으로 제조되는 것이고, 상기 강철의 두께는 0.1 mm 내지 0.5 mm인 것인, 밀봉 캡.
  16. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강철의 두께는 0.15 mm 내지 0.3 mm인 것인, 밀봉 캡.
  17. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강철의 두께는 0.15 mm 내지 0.25 mm인 것인, 밀봉 캡.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    임의의 오목 요철의 깊이 E는, 상기 외벽의 높이 H와 볼록 요철의 깊이 D의 합 이하이고, 상기 외벽의 높이와 상기 볼록 요철의 깊이의 합의 10% 이상인, 밀봉 캡.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임의의 오목 요철의 깊이 E는 상기 외벽의 높이 H와 상기 볼록 요철의 깊이 D의 합의 50% 이하이고, 상기 외벽의 높이와 상기 볼록 요철의 깊이 D의 합의 20% 이상인, 밀봉 캡.
  20. 제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질, 예를 들어, 강철 또는 알루미늄의 기재를 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질을 이용한 코팅 층에 의하여 코팅하는 단계; 및
    이어서, 상기 코팅된 기재로부터 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 실질적으로 스탬핑, 펀칭 또는 압출하는 단계
    를 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 캡의 제조 방법.
  21. 제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질의 기재를 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질의 용액을 이용하여 코팅하는 단계;
    상기 용액의 용매를 증발시키는 단계;
    선택적으로 상기 탄성 물질을 가황(vulcanising)시키는 단계; 및,
    이어서 상기 코팅된 기재로부터 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 스탬핑, 펀칭 또는 압출하는 단계
    를 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 캡의 제조 방법.
  22. 제 1 영 탄성률을 가지는 탄성적 변형 가능한 물질의 기재의 주 표면에 결합제를 제공하는 단계;
    상기 결합제-코팅된 주 표면 상에 더 낮은 영 탄성률을 가지는 탄성 물질의 막(film)을 도포하고, 선택적으로 상기 기재와 막 사이의 완전한 결합을 보장하기 위해 요구되는 시간 동안 상기 기재 및/또는 막에 열 및/또는 압력을 가하는 단계; 및
    이어서 상기 코팅된 기재로부터 외벽 및 요철 베이스를 구비한 밀봉 캡을 스탬핑, 펀칭 또는 압출하는 단계
    를 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 캡의 제조 방법.
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