KR20190081929A - 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링 및 이를 채용한 시일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링 및 이를 채용한 시일에 관한 것이다. 상기 다목적 고무탄성링은, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서 그 양단부가 연결되어 전체적으로 링의 형태를 취하는 인장형 코일스프링과; 고무나 합성수지로 성형 제작되며, 상기 코일스프링을 그 내부에 포함하여 공기와의 접촉을 차단하는 링형 탄력커버를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링은, 상이한 탄성계수를 갖는 탄력고무와 스프링이 일체를 이루는 구조를 가져, 밀착면 사이의 실링 능력 뿐 아니라 죔력도 출력할 수 있어 그만큼 활용 범위가 넓다.

Description

코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링 및 이를 채용한 시일{Multi-purpose rubber elastic ring with built-in coil spring and Seal having the rubber elastic ring}

본 발명은 고무와 인장스프링이 조합 구성된 탄성링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실링 및 죔능력을 겸비하여 여러 가지 목적을 위해 활용될 수 있는 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링 및 이를 채용한 시일에 관한 것이다.

이를테면, 각종 유체가 통과하는 파이프라인의 접속부나, 진공라인 등의 접합부위에서의 밀폐를 유지하기 위한 밀폐 수단으로서 시일링(Seal ring)이 필수적으로 사용되고 있다. 상기 시일링은 고무나 실리콘 또는 테프론으로 제작된 탄성중합체로서 다양한 종류가 있다.

시일링 중 오링(o-ring)은, 상호 대향하는 고정 부재의 면접부 사이에 개재된 상태로 부재 사이의 틈새를 밀폐하는 용도로 사용된다. 즉, 밀폐부위의 대향면에 형성되어 있는 오링홈에, 그 일부가 돌출되도록 끼워지며, 상대 부재와의 밀착시 그 재질이 갖는 탄성으로 인해 적절히 압축된 상태로 기밀을 유지하는 것이다.

그런데 일반적인 오링은, 오링을 이루는 재질의 특성상 그 두께의 탄성 변형 가능 정도가 한정되어 있어, 말하자면, 오링홈의 깊이에 대한 오링의 적응성(adaptability)이 좋지 못하다. 말하자면 오링홈의 깊이가 조금이라도 다를 경우, 각 깊이에 대응하는 사이즈별 오링을 준비하여야 하는 것이다. 범용성이 좋지 못한 것이다.

한편, 상기 시일링 중, 가령, 상대운동 하는 부재의 접촉부 사이에 끼워져 밀폐를 유지하는 방식의 시일(seal)도 사용되고 있다. 가령, 자동차에 설치되는 쇽업소버의 경우, 실린더와 피스톤의 사이에 시일이 설치되는데, 상기 시일은 피스톤과 실린더의 사이로 오일이나 가스가 누설되지 않게 한다.

보통, 시일의 내주면에는 다양한 형태의 립(lip)이 적용된다. 상기 립은 시일의 내주면으로부터 피스톤의 외주면 측으로 돌출된 부분으로서, 피스톤 외주면을 죄어 먼지나 오염물질이 차단하는 것을 방지한다. 그런데 상기 립은 피스톤과의 마찰에 의해 쉽게 마모되어 피스톤에 대한 가압력이 쉽게 약해진다는 문제를 가진다. 이에 따라, 시일을 피스톤 측으로 죄어 가압하기 위한 스프링이 적용되는 것이 일반적이다. 상기 스프링은 인장 코일스프링의 양단부를 연결한 링의 형태를 취하며 시일의 외부에 채워져 시일을 죄어 고정한다.

그러나 시일을 가압 지지하는 스프링은 그 자체가 외부로 노출된 상태로서 쉽게 부식되고 특히 외부의 먼지나 모래 등에 의해 변형되기가 쉽다. 예컨대 스프링의 내측에 모래 등이 가득찰 경우 스프링의 정상적인 탄성 운동이 어려워 지는 것이다.

국내 등록특허공보 제10-1380163호 (탄성 오링) 국내 등록실용신안공보 제20-0309424호 (파이프 이음쇠용 코일 타입 오링) 국내 공개특허공보 제10-2007-0106257호 (오링 및 이를 이용한 씰링장치) 국내등록특허공보 제10-1217279호 (쇽업소버의 시일 유닛)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 상이한 탄성계수를 갖는 탄력고무와 스프링이 일체를 이루는 구조를 가져, 밀착면 사이의 실링 능력 뿐 아니라 죔력도 출력할 수 있어 그만큼 활용 범위가 넓은 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링 및 이를 채용한 시일을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링은, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서 그 양단부가 연결되어 전체적으로 링의 형태를 취하는 인장형 코일스프링과; 고무나 합성수지로 성형 제작되며, 상기 코일스프링을 그 내부에 포함하여 공기와의 접촉을 차단하는 링형 탄력커버를 포함한다.

또한, 상기 탄력커버의 외경이 코일스프링 외경의 1.5배 내지 2.5배를 이룬다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시일은, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장된 로드형 대상물의 외주면을 감싸 가압하는 시일본체와; 상기 시일본체의 외주면에 채워진 상태로 시일본체를 죄어, 시일본체가 대상물의 외주면에 밀착하게 하는 것으로서, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서 그 양단부가 연결되어 전체적으로 링의 형태를 취하는 인장형 코일스프링과, 고무나 합성수지로 성형 제작되며 상기 코일스프링을 그 내부에 포함하는 탄력커버를 갖는 고무탄성링을 포함한다.

아울러, 상기 시일본체에 채워지는 탄력커버의 외경은 코일스프링 외경의 1.5배 내지 2.5배이다.

또한, 상기 시일본체의 내주면에는 상기 대상물의 외주면측으로 돌출되어 외주면에 대해 선접촉하는 립부가 형성되고, 외주면에는 상기 립부와 나란하게 연장된 장착홈이 위치하며, 상기 고무탄성링은 장착홈의 내부에 착탈 가능하도록 끼워진 상태로 립부를 죄어 가압한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링은, 상이한 탄성계수를 갖는 탄력고무와 스프링이 일체를 이루는 구조를 가져, 밀착면 사이의 실링 능력 뿐 아니라 죔력도 출력할 수 있어 그만큼 활용 범위가 넓다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링의 구성을 설명하기 위한 일부 절제 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 고무탄성링의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 다목적 고무탄성링을 오링으로서 사용하는 모습을 나타내 보인 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 다목적 고무탄성링이 채용된 시일의 구성을 설명하기 위한 일부 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링(10)의 구성을 설명하기 위한 일부 절제 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 고무탄성링의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링(10)은, 전체적으로 링의 형태를 취하는 코일스프링(14)과, 상기 코일스프링(14)을 내부에 밀폐 수용하며 외부의 공기로부터 차단하는 탄력커버(12)를 포함한다.

상기 코일스프링(14)은, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장된 직선형 인장코일 스프링을 구부려 그 양단부를 연결한 것으로서 전체적으로 페곡선의 링의 형태를 취한다. 당연히 상기 코일스프링(14)을 반지름 방향인 화살표 a방향으로 당기면 탄성 변형되고 당기던 힘을 제거하면 처음의 상태로 복원된다.

또한, 탄력커버(12)는 고무나 합성수지를 포함하는 일반적인 공업용 오링(O-ring)과 동일한 재질로 성형 되며, 상기 코일스프링(14)을 그 내부에 포함하여 공기와의 접촉을 차단하는 탄성 부재이다. 코일스프링(14)은 탄력커버(12)의 내부에 완전히 매립되어 공기로부터차단되므로 부식이나 이물질에 의한 성능저하의 염려가 없다.

상기 고무탄성링(10)은 인서트사출방식을 통해 제작된다. 즉, 인서트금형내에 코일스프링(14)은 미리 세팅한 상태로, 금형내에 고무나 실리콘을 주입한 후 경화시키는 것이다. 코일스프링(14)의 직경(D2)에 대한 탄력커버(12)의 외경(D1)은 1.5배 내지 2.5배 정도이다. 하지만 코일스프링에 대한 탄력커버(12)의 직경비율은 필요에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.

이를테면, 고무탄성링(10)을 일반적인 오링, 즉, 대향하고 있는 밀착부 사이에 끼워 밀폐용으로 사용하는 경우에는, 2.0배 내지 2.5배 정도가 좋고, 로드부재를 감싸고 있는 시일을 죄는 용도로 사용하는 경우에는 2.0배 이하로 제작하는 것이 좋다.

아울러 탄력커버(12)의 단면 또한, 도 2에 도시한 원형뿐 아니라 타원형 또는 다각형 형태로 제작할 수 있고, 고무탄성링(10) 자체를 납작하게, 이를테면 와셔와 같이 형성할 수도 있다.

상기 코일스프링(14)은 탄력커버(12) 내부에 수용된 상태로 탄력커버(12) 외부로 탄성력을 출력하는 역할을 한다. 탄력커버(12) 자체의 탄성력과 코일스프링(14)의 탄성력이 합쳐져 외부로 전달되는 것이다.

도 3은 도 1에 도시한 다목적 고무탄성링(10)을 오링으로서 사용하는 모습을 나타내 보인 단면도이다.

도시한 바와 같이, 상호 대응하며 일정 틈새를 갖는 밀폐대상물(16,18) 사이에 고무탄성링(10)이 개재되어 있다. 고무탄성링(10)은 밀폐대상물(16,18)) 사이에 끼워진 상태로 화살표 F방향으로 압착되어 틈새를 메우며 수분이나 먼지 또는 기타 오염물질이 틈새를 통과하는 것을 차단한다. 이 때 내부의 코일스프링(14)은 별다른 작용은 하지 않고, 탄력커버(12)를 받쳐 지지하는 정도의 역할을 한다.

도 4는 도 1에 도시한 다목적 고무탄성링(10)이 채용된 시일(20)의 구성을 설명하기 위한 일부 단면도이다. 고무탄성링(10)은, 위에 언급한 시일본체(21)에 채워져, 시일을 밀폐대상물(18) 외주면에 대해 압착시키는 용도로 사용된다.

도시한 바와 같이, 시일(20)은, 일정직경을 가지며 로드형 밀폐대상물(16)의 외주면을 감싸 가압하는 시일본체(21)와, 시일본체(21)의 외주면에 채워진 상태로 시일본체(21)를 죄는 고무탄성링(10)을 포함한다.

상기 시일본체(21)는, 시일홀더(22)에 의해 지지되는 탄력부재로서, 그 내주면에 립부(21b)를, 외주면에 장착홈(21a)을 갖는다. 시일본체(21)는 실리콘이나 고무 또는 합성수지로 제작된다.

상기 립부(21b)는 시일본체(21)의 내주면에 일체로 형성된 톱니형 돌출부로서 그 선단부가 밀폐대상물(16) 외주면에 접함으로써 시일본체(21)와 밀폐대상물(16) 사이의 틈새를 차단한다. 립부(21b)는 밀폐대상물(16)의 외주면을 탄력적으로 죈 상태로, 밀폐대상물(16)이 도면상 수직방향으로 진동하거나 왕복운동 할 때, 미세하게 움직이며 밀폐를 유지한다.

하지만 밀폐대상물(16)에 대한 립부(21b)의 마찰이나 슬립은 피할 수 없다. 즉 시간이 지남에 따라 립부(21b)가 서서히 마모되는 것이다. 립부(21b)의 마모가 진행되면 시일본체(21)의 밀폐력이 저하되기 마련이다. 이러한 이유로 시일본체(21)의 외주면에는 스프링이 채워진다. 종래의 스프링은 일반적인 코일스프링으로 이루어져 있다. 말하자면 코일스프링의 양단부를 연결하여 장착홈(21a)에 끼워 넣는 것이다.

그런데 상기 스프링은 거의 대부분 외부로 노출되는 것이므로, 공기와의 접촉을 피할 수 없어 항상 부식의 가능성을 가지고 있다. 가령, 자동차의 쇽업소버에 채용되는 스프링은 운전 중 물이나 대기 오염물질과 쉽게 접하여 부식이나 탄성력 저하가 쉽게 발생한다.

하지만 본 실시예의 경우, 상기 스프링과 동일한 기능을 하는 고무탄성링(10)이 적용되므로, 부식이나 오염에 따른 탄성력 저하의 문제가 없다. 고무탄성링(10) 내부에 매립되어 있는 코일스프링(14)은 탄력커버(12)에 의해 완전히 보호되므로 외부의 오염물지이나 습기 등에 영향을 받지 않아 항상 동일한 탄성력을 출력한다. 말하자면 밀폐대상물(16)에 대한 시일본체(21)의 밀폐성능을 항상 최적으로 유지하는 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:고무탄성링 12:탄력커버
14:코일스프링 16:밀폐대상물
18:밀폐대상물 20:시일
21:시일본체 21a:장착홈
21b:립부 22:시일홀더

Claims (5)

1. 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서 그 양단부가 연결되어 전체적으로 링의 형태를 취하는 인장형 코일스프링과;
   고무나 합성수지로 성형 제작되며, 상기 코일스프링을 그 내부에 포함하여 공기와의 접촉을 차단하는 링형 탄력커버를 포함하는 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄력커버의 외경이 코일스프링 외경의 1.5배 내지 2.5배인 코일스프링 내장형 다목적 고무탄성링.
3. 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장된 로드형 대상물의 외주면을 감싸 가압하는 시일본체와;
   상기 시일본체의 외주면에 채워진 상태로 시일본체를 죄어, 시일본체가 대상물의 외주면에 밀착하게 하는 것으로서, 일정직경을 가지며 길이방향으로 연장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서 그 양단부가 연결되어 전체적으로 링의 형태를 취하는 인장형 코일스프링과, 고무나 합성수지로 성형 제작되며 상기 코일스프링을 그 내부에 포함하는 탄력커버를 갖는 고무탄성링이 포함되는 다목적 고무탄성링을 채용한 시일.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄력커버의 외경이 코일스프링 외경의 1.5배 내지 2.5배인 다목적 고무탄성링을 채용한 시일.
5. 제3항에 있어서,
   상기 시일본체의 내주면에는 상기 대상물의 외주면측으로 돌출되어 외주면에 대해 선접촉하는 립부가 형성되고, 외주면에는 상기 립부와 나란하게 연장된 장착홈이 위치하며,
   상기 고무탄성링은 장착홈의 내부에 착탈 가능하도록 끼워진 상태로 립부를 죄는 다목적 고무탄성링을 채용한 시일.

Images