KR20200023929A - 유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유니버셜 조인트용 씰에 관한 것으로, 유니버셜 조인트 컵에 조립되는 조립링부와, 조립링부의 내면부 상에 돌출되게 형성되고, 샤프트와 접하는 씰링립부와, 씰링립부의 일측에 내향 돌출되게 형성되고, 샤프트와 접하는 단부가 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 저토크립부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치{SEAL FOR UNIVERSAL JOINT AND INJECTION APPARATUS THEREOF}
본 발명은 유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유니버셜 조인트에 사용되는 오일의 누유를 방지하기 위한 유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치에 관한 것이다.
일반적으로 유니버셜 조인트는 복수개의 회전 샤프트를 상호 연결함에 있어서 샤프트 간의 상대 각도를 변경가능하게 하는 구조를 가지며, 자동차 구동라인에 적용되고 있다. 샤프트가 삽입되는 유니버셜 조인트의 컵 내부에는 윤활을 위한 오일이 인입되어 있으며, 이러한 유니버셜 조인트 컵의 가장자리부에는 오일의 누유를 방지하기 위한 씰이 결합된다. 이러한 유니버셜 조인트용 씰은 샤프트와의 밀착성을 확보하고자 할수록 마모가 가속되어 수명이 현저히 줄어든다는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 실용신안등록 제20-0181639호(2000.02.29 등록, 발명의 명칭: 자동차용 유니버셜 조인트의 베어링 씰 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 누유를 방지하는 씰링 성능을 확보할 수 있으면서도, 수명을 보다 연장시킬 수 있는 유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰은, 유니버셜 조인트 컵에 조립되는 조립링부; 상기 조립링부의 내면부 상에 돌출되게 형성되고, 샤프트와 접하는 씰링립부; 및 상기 씰링립부의 일측에 내향 돌출되게 형성되고, 상기 샤프트와 접하는 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 저토크립부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 씰링립부는, 단부가 0.1mm 이상 내지 0.8mm 이하의 곡률을 가지고, 상기 저토크립부는, 단부가 1mm 이상 내지 2mm 이하의 곡률을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 저토크립부는, 상기 씰링립부보다 확장된 내경을 가지고 내향 돌출되게 형성되며, 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 제1라운드립부; 및 상기 제1라운드립부보다 확장된 내경을 가지고 내향 돌출되게 형성되며, 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 제2라운드립부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 씰링립부는, 반경방향인 x방향 요소가 축방향인 y방향 요소보다 큰 제1설정각도를 가지고, 상기 제1라운드립부는, x방향 요소보다 y방향 요소가 큰 제2설정각도를 가지며, 상기 제2라운드립부는, 상기 제2설정각도보다 y방향 요소가 큰 제3설정각도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1라운드립부와 상기 제2라운드립부는, 간극을 두고 배치되고, 상기 간극은, 상기 제1라운드립부가 상기 제2라운드립부측으로 유동된 상태에서 곡률을 가지는 단부가 상기 샤프트와 접한 상태를 유지가능한 너비와 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 조립링부는, 링 형상을 가지고 상기 유니버셜 조인트 컵에 끼워지고, 상기 씰링립부와 상기 저토크립부를 중심축방향으로 지지하는 내향지지부; 상기 내향지지부의 일단부에 내향 돌출되게 형성되고, 상기 씰링립부와 상기 저토크립부를 축방향으로 지지하는 축향지지부; 및 상기 내향지지부의 타단부에 외향 돌출되게 형성되고, 상기 유니버셜 조인트 컵의 가장자리부에 걸리는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰 사출장치는, 유니버셜 조인트용 씰의 조립링부를 안착시킬 수 있는 상면부 형상을 가지는 하부금형; 상기 조립링부를 사이에 두고 상기 하부금형의 상측에 배치되고, 상기 조립링부의 단부와 이격 간격을 가지는 상부금형; 및 상기 조립링부의 내면부와 마주하는 상기 상부금형 상에 중공되게 형성되고, 샤프트와 접하는 씰링립부와, 상기 씰링립부보다 확장된 내경을 가지고 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 저토크립부에 대응되는 형상을 가지는 립성형부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조립링부는, 링 형상을 가지는 내향지지부; 상기 내향지지부의 일단부에 내향 돌출되게 형성되는 축향지지부; 및 상기 내향지지부의 타단부에 외향 돌출되게 형성되는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부금형은, 상기 플랜지부가 안착되며, 상기 플랜지부에 대응되는 평탄한 상면부를 가지는 상부안착부; 상기 상부안착부의 내경부를 이루고, 상기 내향지지부의 외면부와 접하는 링조립부; 및 상기 링조립부의 하부에 형성되고, 상기 축향지지부가 안착되는 하부안착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부금형은, 상기 플랜지부에 대응되는 평탄한 저면부를 가지고, 상기 상부안착부와 대향되게 배치되는 플랜지가압부; 상기 플랜지가압부 중 상기 플랜지부의 외주부와 마주하는 저면부 상에 중공되게 형성되는 변형방지부; 상기 내향지지부, 상기 축향지지부의 내면부와 마주하고, 상기 립성형부가 형성되며, 사출물이 인입되는 유입로가 형성되는 사출성형부; 및 상기 사출성형부의 하부에 형성되고, 상기 하부안착부와 접하는 금형밀착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰은, 상대적으로 뾰족한 단부 형상을 가지는 씰링립부에 의해 샤프트와 명확하고 긴밀하게 밀착되면서 씰링 성능을 안정적으로 확보할 수 있고, 저토크립부가 씰링립부와 함께 다중 씰링 구조를 구현하여 씰링 성능을 보다 강화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 저토크립부는 씰링립부와 함께 다중 씰링 구조를 구현함과 동시에, 상대적으로 완만한 단부 형상을 가짐으로써 샤프트에 걸리는 토크와 샤프트와의 접촉에 의한 마모량을 현저히 감소킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 누유를 방지하는 씰링 성능을 안정적으로 확보할 수 있으면서도, 마모 정도에 따라 결정되는 유니버셜 조인트용 씰의 수명을 보다 연장시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰 사출장치는, 상부금형이 조립링부 전체가 아니라 단부를 제외한 일부에만 압착력을 가하게 되므로, 조립링부의 가장자리부가 탄성력을 유지할 수 있고, 사출공정을 거치며 의도치 않게 형상 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 조립링부를 유니버셜 조인트 컵에 조립한 상태에서, 조립링부의 단부가 유니버셜 조인트 컵으로부터 불규칙하게 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰을 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 설치 상태를 설명하고자 도시한 유니버셜 조인트의 요부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰 사출장치를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 성능 및 마모시험 조건을 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 성능 및 마모시험 결과를 나타낸 표이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰 및 그 사출장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰을 개략적으로 도시한 요부 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 설치 상태를 설명하고자 도시한 유니버셜 조인트의 요부 단면도이다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)은 조립링부(110), 씰링립부(120), 저토크립부(130), 링연결부(140)를 포함한다.
조립링부(110)는 유니버셜 조인트 컵(3)의 가장자리부에 대응되는 링 형상을 가지고, 유니버셜 조인트 컵(3)에 조립되는 요소이다. 조립링부(110)는 유니버셜 조인트 컵(3)과의 조립성을 안정적으로 확보하기 위해, 금속재를 포함하여 이루어진다.
씰링립부(120)는 유니버셜 조인트 컵(3) 내부의 오일이 유니버셜 조인트 컵(3)과 샤프트 간의 유격을 통해 누유되는 것을 방지하는 요소이다. 씰링립부(120)는 조립링부(110)의 내면부 상에 중심축(C)을 향해 내향 돌출되게 형성되고, 단부가 샤프트(4)의 둘레부에 긴밀하게 밀착되어 유니버셜 조인트 컵(3)의 내부를 씰링시킨다.
저토크립부(130)는 씰링립부(120)와 이격된 위치에서 샤프트(4)의 둘레부에 밀착되며 씰링립부(120)와 함께 유니버셜 조인트 컵(3)의 가장자리부를 다중으로 씰링시키는 요소이다. 저토크립부(130)는 씰링립부(120)의 일측(도 1, 도 2 상에서 샤프트(4)의 축방향 일측, 도 1, 도 2 상에서 상측)에서 중심축(C)을 향해 내향 돌출되게 형성된다. 본 발명의 설명에서 내향 돌출되게 형성된다는 것은 중심축(C)을 향해 돌출된다는 것을 의미한다.
저토크립부(130)는 샤프트(4)와 접하는 단부가 씰링립부(120)보다 완만한 곡률을 가진다. 즉, 씰링립부(120)의 단부는 저토크립부(130)와 비교해 상대적으로 큰 곡률을 가지고, 저토크립부(130)는 씰링립부(120)와 비교해 상대적으로 작은 곡률을 가진다. 이에 따라, 씰링립부(120)는 저토크립부(130)에 비해 상대적으로 뾰족한 형상을 가지고, 저토크립부(130)는 씰링립부(120)에 비해 상대적으로 완만하게 라운드진 형상을 가진다.
샤프트(4)의 둘레부와 동일한 접촉력으로 접한다고 가정할 때, 단부가 보다 뾰족한 형상을 가질수록 샤프트(4)와 명확하고 긴밀하게 밀착되며 씰링 성능을 확보할 수 있고, 단부가 보다 완만한 형상을 가질수록 회전 중인 샤프트(4)와 원활하게 미끄럼접촉되면서 샤프트(4)에 걸리는 토크가 감소됨과 동시에 샤프트(4)와의 접촉에 의한 마모가 감소된다. 이는 요철이 형성된 표면을 가지는 것과 요철이 형성되지 않은 매끄러운 표면을 가지는 것을 동일한 접촉면에 저항시키는 경우에 비유할 수 있다.
즉, 씰링립부(120)는 상대적으로 뾰족한 단부 형상에 의해 샤프트(4)와 명확하고 긴밀하게 밀착되며 씰링 성능을 안정적으로 확보하고, 저토크립부(130)는 씰링립부(120)와 함께 다중 씰링 구조를 구현하여 씰링 성능을 보다 강화시키면서도, 상대적으로 완만한 단부 형상에 의해, 씰링립부(120)를 다중으로 형성하는 경우와 비교해, 샤프트(4)에 걸리는 토크와 샤프트(4)와의 접촉에 의한 마모량을 현저히 감소시키는 기능도 하게 된다.
링연결부(140)는 씰링립부(120)와 저토크립부(130)를 일체로 연결함과 동시에, 조립링부(110)의 내면부에 일체로 접합, 연결되는 요소이다. 씰링립부(120), 저토크립부(130), 링연결부(140)는 연성을 가지는 고무재를 포함하여 이루어질 수 있고, 조립링부(110)를 인서트한 상태로 본 발명의 일실시예에 따른 사출장치(2)에 의해 조립링부(110)와 일체로 사출 성형될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 조립링부(110)는 내향지지부(111), 축향지지부(112), 플랜지부(113)를 포함한다.
내향지지부(111)는 링 형상을 가지고 유니버셜 조인트 컵(3)의 내경부에 끼워진다. 축향지지부(112)는 유니버셜 조인트 컵(3)의 내부에 삽입되는 내향지지부(111)의 일단부에 내향 돌출되게 형성된다. 플랜지부(113)는 유니버셜 조인트 컵(3)의 외부에 노출되는 내향지지부(111)의 타단부에 외향 돌출되게 형성된다.
씰링립부(120)와 저토크립부(130)는 내향지지부(111)와 축향지지부(112)의 사이에 배치된다. 씰링립부(120)와 저토크립부(130)는 샤프트(4)와의 접촉에 의해 반경 방향 및 축방향으로의 힘을 받게 되는데, 내향지지부(111)는 씰링립부(120)와 저토크립부(130)를 중심축방향으로 지지하고, 축향지지부(112)는 씰링립부(120)와 저토크립부(130)를 축방향으로 지지한다. 이러한 지지구조에 의해 씰링립부(120)와 저토크립부(130)의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)을 유니버셜 조인트 컵(3)에 조립함에 있어서는, 플랜지부(113)가 유니버셜 조인트 컵(3)의 가장자리부에 걸리기까지 내향지지부(111)를 유니버셜 조인트 컵(3)의 내부로 억지끼움함으로써, 유니버셜 조인트 컵(3)에 신뢰성있게, 즉 일정한 형태로 조립될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 씰링립부(120)는 단부가 0.1mm 이상 내지 0.8mm 이하의 곡률을 가진다. 이하에서는 저토크립부(130)에 비해 상대적으로 뾰족한 형상을 가지는 씰링립부(120)의 단부를 샤프단부(121)라 한다. 또한, 씰링립부(120)는 반경방향인 x방향 요소가 축방향인 y방향 요소보다 큰 제1설정각도(α)를 가진다.
도 1 상에서 제1설정각도(α)의 기준선은 반경방향 수평선이고, 씰링립부(120)까지의 각도, 보다 구체적으로는 씰링립부(120)의 저면부까지의 각도를 의미한다. 즉, 씰링립부(120)는 반경방향 수평선을 기준으로 하여 45°이하의 각도로 경사지게 형성된다. 이에 따라, 45°를 초과하는 각도 영역에 저토크립부(130)를 게 안정적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 저토크립부(130)는 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)를 포함한다.
제1라운드립부(131)는 씰링립부(120)보다 확장된 내경을 가지고, 씰링립부(120)의 축방향 일측에 배치된다. 제2라운드립부(133)는 제1라운드립부(131)보다 확장된 내경을 가지고 제1라운드립부(131)의 축방향 일측에 내향 돌출되게 형성된다. 일반적으로 샤프트(4) 중 유니버셜 조인트 컵(3)의 가장자리부에 대응되는 부분은, 유니버셜 조인트 컵(3)의 외부측으로 갈수록 다단으로 직경이 확장되는 형상을 가진다.
따라서, 제1라운드립부(131)가 씰링립부(120)보다 확장된 내경을 가진다는 것은, 제1라운드립부(131)가 씰링립부(120)보다 상대적으로 유니버셜 조인트 컵(3)의 외부측에 위치된다는 것을 의미하고, 제1라운드립부(131)가 씰링립부(120)보다 확장된 내경을 가진다는 것은, 제1라운드립부(131)가 씰링립부(120)보다상대적으로 유니버셜 조인트 컵(3)의 외부측에 위치된다는 것을 의미한다.
제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)는 단부가 1mm 이상 내지 2mm 이하의 곡률을 가진다. 이하에서는 씰링립부(120)에 비해 상대적으로 완만한 형상을 가지는 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)의 단부를 각각 제1라운드단부(132), 제2라운드단부(134)라 한다. 제1라운드립부(131)는 x방향 요소보다 y방향 요소가 큰 제2설정각도(β)를 가지며, 제2라운드립부(133)는 제2설정각도(β)보다 y방향 요소가 큰 제3설정각도(γ)를 가진다.
도 1 상에서 제2설정각도(β)와 제3설정각도(γ)의 기준선은 반경방향 수평선이고, 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)까지의 각도, 보다 구체적으로는 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)의 저면부까지의 각도를 의미한다. 즉, 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)는 45°를 초과하는 각도 영역 상에서 45°를 초과하는 각도로 경사지게 형성된다.
씰링립부(120)와 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)는 연성을 가지는 소재로 구성됨에 따라 샤프트(4)와의 접촉에 의해, 전체적인 체적이 축소되게 눌려져 압축되거나 휘어지는 탄성변형을 할 수 있다. 제1라운드립부(131)는 샤프트(4)와의 접촉에 의해 제2라운드립부(133)측으로 휘어지는 탄성변형을 할 수 있는 형상을, 너비와 길이를 가진다.
제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)는 간극(135)을 두고 배치되고, 간극(135)은 제1라운드립부(131)가 상기와 같이 제2라운드립부(133)측으로 휘어져 유동된 상태에서 제1라운드단부(132)가 샤프트(4)와 접한 상태를 유지가능한 정도의 너비와 각도(θ)를 가진다. 각도(θ)가 커질수록, 단부측으로 갈수록 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 간극(135) 너비가 큰 폭으로 확장된다. 각도(θ)가 작을수록 단부측으로 갈수록 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 간극(135) 너비 변화량이 감소된다.
간극(135)의 너비와 각도(θ)가 적정한 설정 범위를 초과하면, 제1라운드립부(131)가 보다 확장된 휨 변위를 가지면서 제1라운드단부(132)가 샤프트(4)로부터 이격되며, 제1라운드립부(131)의 다른 부분이 샤프트(4)와 닿게 된다. 또한, 간극(135)의 너비와 각도(θ)가 적정한 설정 범위 미만이면, 제1라운드립부(131)의 원활한 휨이 제2라운드립부(133)에 의해 저해되면서 샤프트(4)와 안정되게 탄성접촉될 수 없다.
간극(135)을 이루는 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 마주하는 면의 연장선상이 만나는 지점, 즉 각도(θ)의 중심점에서으로부터 간극(135)의 중간부, 즉 각도(θ)가 균등하게 양분되는 중간선을 긋고, 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 접선에서 그 중간선을 따라 함몰되는 정도를, 이러한 간극(135)의 깊이로서 설정할 수 있다.
간극(135)의 깊이가 설정치 이상 확보되지 않으면 제1라운드립부(131)가 제2라운드립부(133)측으로 원활하게 휘어질 수 없으므로, 제1라운드립부(131)가 샤프트(4)와의 접촉에 의해 제2라운드립부(133)측으로 휘어지는 탄성변형을 할 수 있도록 함에 있어서는, 간극(135)의 깊이를 설정치 이상 확보하는 것이 필요하다.
유니버셜 조인트용 씰(1)의 두께, 직경, 샤프트(4)의 형상에 따라 씰링립부(120)와 저토크립부(130)의 치수는 다양하게 가변 적용될 수 있으나, 상기와 같이 간극(135)을 확보함으로써, 씰링립부(120), 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)에 의해 3중 씰링 구조를 구현하며 씰링 성능을 향상시킬 수 있으면서도, 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)에 의한 저토크, 내마모 성능 향상을 구현할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 링연결부(140)는 측면연결부(141)와 저면연결부(142)를 포함한다.
측면연결부(141)는 조립링부(110)의 내향지지부(111)와 연결되는 부분으로, 내향지지부(111)를 따라 축방향으로 연속하여 연장되며 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)를 일체로 연결한다. 저면연결부(142)는 조립링부(110)의 축향지지부(112)와 연결되는 부분으로, 축향지지부(112)를 따라 축방향으로 연속하여 연장되며 제1라운드립부(131)와 씰링립부(120)를 일체로 연결한다.
이러한 구조를 가지는 링연결부(140)에 의해 씰링립부(120), 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)는 조립링부(110)의 두께(h) 이내에 해당되는 한정된 영역 내에서 내향지지부(111)와 축향지지부(112)에 의해 견고하게 지지된 상태로 안정되게 3단 씰링 구조 및 이에 따른 씰링 성능을 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰 사출장치를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1) 사출장치(2)는 하부금형(210), 상부금형(220), 립성형부(230)를 포함한다.
하부금형(210)은 유니버셜 조인트용 씰(1)의 조립링부(110)를 안착시킬 수 있는 상면부 형상을 가진다. 상부금형(220)은 조립링부(110)를 사이에 두고 하부금형(210)의 상측에 배치되고, 조립링부(110)의 플랜지부(113)의 단부와, 보다 구체적으로는 플랜지부(113)의 외주부와 이격 간격을 가진다. 립성형부(230)는 조립링부(110)의 내면부와 마주하는 상부금형(220) 상에 중공되게 형성되고, 씰링립부(120)와 저토크립부(130), 링연결부(140)에 대응되는 형상을 가진다.
하부금형(210)와 상부금형(220)의 사이에 조립링부(110)를 인입한 상태에서 립성형부(230)로 고무재 사출소재를 인입시킨 후 고형화시킴으로써, 씰링립부(120), 저토크립부(130), 링연결부(140)를 일체로 성형함과 동시에 금속재 조립링부(110)에 견고하게 접합시킬 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)을 제작할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 하부금형(210)은 상부안착부(211), 링조립부(213), 하부안착부(215)를 포함한다.
상부안착부(211)는 플랜지부(113)가 안착되는 부분으로, 조립링부(110)의 플랜지부(113)의 저면부에 대응되는 평탄한 상면부를 가진다. 링조립부(213)는 상부안착부(211)의 내경부를 이루는 부분으로, 조립링부(110)의 내향지지부(111)의 외면부와 접한다. 하부안착부(215)는 조립링부(110)의 축향지지부(112)가 안착되는 링조립부(213)의 하부에 수평되게 형성된다. 상기와 같이 하부금형(210)이 조립링부(110)의 저면부 및 외면부에 대응되는 상면부 형상을 가짐에 따라, 조립링부(110)의 안착이 정위치에 안정되게 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상부금형(220)은 플랜지가압부(221), 변형방지부(222), 사출성형부(223), 금형밀착부(225)를 포함한다.
플랜지가압부(221)는 플랜지부(113)의 상면부와 접하는 부분으로, 플랜지부(113)의 상면부에 대응되는 평탄한 저면부를 가지고, 상부안착부(211)와 대향되게 배치된다. 변형방지부(222)는 플랜지가압부(221) 중 플랜지부(113)의 외주부와 마주하는 저면부 상에 중공되게 형성된다.
플랜지가압부(221)로 플랜지부(113)를 하향 가압한 상태에서 씰링립부(120), 저토크립부(130), 링연결부(140)의 사출이 이루어지므로, 플랜지부(113)에 압축력이 작용하게 된다. 변형방지부(222)를 형성함으로써, 플랜지가압부(221)와 닿는 플랜지부(113)의 일부에만, 즉 플랜지부(113)의 내주부에만 이러한 압축력이 작용하게 되고, 플랜지부(113)의 외주부는 압축력을 직접적으로 받지 않는다.
변형방지부(222) 없이 플랜지가압부(221)만으로 이루어진 경우 플랜지부(113) 전체가 상부안착부(211)와 플랜지가압부(221)의 사이에서 압착력을 받게 된다. 플랜지부(113) 전체가 보다 납작해지며 신장된 형태로 탄성변형되는 경우, 특히 변형량이 많은 플랜지부(113)의 외주부는 압착력이 해제된 이후에도 변형된 상태를 유지하게 되는 경우가, 즉 소성가공되는 경우가 발생될 수 있다. 이때 플랜지부(113)의 외주부는 불균일한 형태로 구불구불하게 변형되어, 유니버셜 조인트 컵(3)에 조립링부(110)를 장착한 상태에서 들뜨게 된다.
상기와 같이 변형방지부(222)를 형성함으로써, 립성형부(230)를 밀봉시키기 위한 압축력이 탄성변형이 변형량이 적은 플랜지부(113)의 내주부 일부에만 작용하게 된다. 따라서 플랜지부(113)의 외주부가 본래의 가공 형상을 유지할 수 있고, 플랜지부(113)의 내주부가 압축력에 의해 일시적으로 보다 납작해지며 신장되더라도, 변형방지부(222)가 제공하는 여유공간부를 통해 보다 자유롭게 신장, 굴곡되는 탄성변형을 할 수 있어, 플랜지부(113)의 내주부의 소성 변형 가능성 또한 보다 저감시킬 수 있다.
즉 플랜지부(113) 전체가 아니라 일부에만 압착력을 가함으로써, 플랜지부(113)의 가장자리부가 탄성력을 유지할 수 있고, 사출공정을 거치며 의도치 않게 형상 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 조립링부(110)를 유니버셜 조인트 컵(3)에 조립한 상태에서, 플랜지부(113)의 외주부가 유니버셜 조인트 컵(3)으로부터 불규칙하게 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
사출성형부(223)는 조립링부(110)의 내향지지부(111), 축향지지부(112)의 내면부와 마주하는, 즉 내향지지부(111), 축향지지부(112)를 사이에 두고 링조립부(213)와 대향되는 부분에 플랜지가압부(221)에서 하향 돌출되게 형성된다. 사출성형부(223) 중 내향지지부(111), 축향지지부(112)와 마주하는 부분에는 립성형부(230)가 형성되고, 사출물이 인입되는 유입로(224)가 립성형부(230)와 연통되게 형성된다. 금형밀착부(225)는 사출성형부(223)의 하부에 형성되고, 하부안착부(215)와 밀착되어, 립성형부(230)로 인입된 사출물의 누출을 방지한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 성능 및 마모시험 조건을 나타낸 표이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰의 성능 및 마모시험 결과를 나타낸 표이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)의 사출장치(2)를 이용해 본 발명의 일실시예에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)의 시제품을 제작한 후 내구성을 실험한 조건이 도 4에 나타나 있다. 도 4의 표에 기재된 구분 1, 2, 3, 4를 연속적으로 거치는 것을 1사이클(cycle)로 했다.
이때, 씰링립부(120)의 내주 반경(r1)은 19.1mm, 제1라운드립부(131)의 내주 반경(r2)은 19.58mm, 제2라운드립부(133)의 내주 반경(r3)은 20.13mm, 샤프단부(121)의 반경은 0.45mm, 제1라운드단부(132)의 반경은 1.35mm, 제2라운드단부(134)의 반경은 1.35mm로 설계, 제작하였다. 그리고, 제1설정각도(α), 제2설정각도(β), 제3설정각도(γ)는 각각 30°, 65°, 68°이고, 간극(135)의 각도(θ)는 7°, 간극(135)의 깊이는 2.65mm, 조립링부(110)의 두께(h)는 6.2mm로 설계, 제작하였다.
여기서, 간극(135)의 깊이는, 간극(135)을 이루는 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 마주하는 면의 연장선상이 만나는 지점, 즉 각도(θ)의 중심점에서으로부터 간극(135)의 중간부, 즉 각도(θ)가 3.5°로 구획되는 중간선을 긋고, 제1라운드립부(131)와 제2라운드립부(133)간의 접선에서 그 중간선을 따라 측정한 것이다.
도 5의 표에 기재된 내경1, 내경2, 내경3은 각각 제2라운드립부(133), 제1라운드립부(131), 씰링립부(120)의 직경이고, SPEC. 에 기재된 수치는 제2라운드립부(133), 제1라운드립부(131), 씰링립부(120)의 제작 오차 범위를 포함하는 것이다.
x1, x2에 해당되는 2번의 내구 시험을 실시한 결과, 도 4에 도시된 바와 같은 사이클을 거치면서 누유 없음을 확인하였고, 제2라운드립부(133), 제1라운드립부(131)의 마모량(x1 : 0.06, 0.03, x2 : 0.10, 0.05)이 씰링립부(120)의 마모량(x1 : 0.10, x2 : 0.12)에 비해 현저히 적은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 샤프트(4)에 걸리는 마찰토크가 5.2~5.0 kg·cm 인 것을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1)에 의하면, 상대적으로 뾰족한 단부 형상을 가지는 씰링립부(120)가 샤프트(4)와 명확하고 긴밀하게 밀착되며 씰링 성능을 안정적으로 확보할 수 있고, 저토크립부(130)가 씰링립부(120)와 함께 다중 씰링 구조를 구현하므로 씰링 성능을 보다 강화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 저토크립부(130)는 씰링립부(120)와 함께 다중 씰링 구조를 구현함과 동시에 상대적으로 완만한 단부 형상에 의해 샤프트(4)에 걸리는 토크와 샤프트(4)와의 접촉에 의한 마모량을 현저히 감소킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 누유를 방지하는 씰링 성능을 안정적으로 확보할 수 있으면서도, 마모 정도에 따라 결정되는 유니버셜 조인트용 씰(1)의 수명을 보다 연장시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트용 씰(1) 사출장치(2)에 의하면, 상부금형(220)이 조립링부(110) 전체가 아니라 단부를 제외한 일부에만 압착력을 가하게 되므로, 조립링부(110)의 가장자리부가 탄성력을 유지할 수 있고, 사출공정을 거치며 의도치 않게 형상 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 조립링부(110)를 유니버셜 조인트 컵(3)에 조립한 상태에서, 조립링부(110)의 단부가 유니버셜 조인트 컵(3)으로부터 불규칙하게 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
1 : 유니버셜 조인트용 씰 2 : 사출장치
3 : 유니버셜 조인트 컵 4 : 샤프트
110 : 조립링부 111 : 내향지지부
112 : 축향지지부 113 : 플랜지부
120 : 씰링립부 121 : 샤프단부
130 : 저토크립부 131 : 제1라운드립부
132 : 제1라운드단부 133 : 제2라운드립부
134 : 제2라운드단부 135 : 간극
140 : 링연결부 141 : 측면연결부
142 : 저면연결부 210 : 하부금형
211 : 상부안착부 213 : 링조립부
215 : 하부안착부 220 : 상부금형
221 : 플랜지가압부 222 : 변형방지부
223 : 사출성형부 224 : 유입로
225 : 금형밀착부 230 : 립성형부

Claims (10)

  1. 유니버셜 조인트 컵에 조립되는 조립링부;
    상기 조립링부의 내면부 상에 돌출되게 형성되고, 샤프트와 접하는 씰링립부; 및
    상기 씰링립부의 일측에 내향 돌출되게 형성되고, 상기 샤프트와 접하는 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 저토크립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 씰링립부는, 단부가 0.1mm 이상 내지 0.8mm 이하의 곡률을 가지고,
    상기 저토크립부는, 단부가 1mm 이상 내지 2mm 이하의 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저토크립부는,
    상기 씰링립부보다 확장된 내경을 가지고 내향 돌출되게 형성되며, 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 제1라운드립부; 및
    상기 제1라운드립부보다 확장된 내경을 가지고 내향 돌출되게 형성되고, 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 제2라운드립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 씰링립부는,
    반경방향인 x방향 요소가 축방향인 y방향 요소보다 큰 제1설정각도를 가지고,
    상기 제1라운드립부는, x방향 요소보다 y방향 요소가 큰 제2설정각도를 가지며,
    상기 제2라운드립부는, 상기 제2설정각도보다 y방향 요소가 큰 제3설정각도를 가지는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1라운드립부와 상기 제2라운드립부는, 간극을 두고 배치되고,
    상기 간극은,
    상기 제1라운드립부가 상기 제2라운드립부측으로 유동된 상태에서 곡률을 가지는 단부가 상기 샤프트와 접한 상태를 유지가능한 너비와 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조립링부는,
    링 형상을 가지고 상기 유니버셜 조인트 컵에 끼워지고, 상기 씰링립부와 상기 저토크립부를 중심축방향으로 지지하는 내향지지부;
    상기 내향지지부의 일단부에 내향 돌출되게 형성되고, 상기 씰링립부와 상기 저토크립부를 축방향으로 지지하는 축향지지부; 및
    상기 내향지지부의 타단부에 외향 돌출되게 형성되고, 상기 유니버셜 조인트 컵의 가장자리부에 걸리는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰.
  7. 유니버셜 조인트용 씰의 조립링부를 안착시킬 수 있는 상면부 형상을 가지는 하부금형;
    상기 조립링부를 사이에 두고 상기 하부금형의 상측에 배치되고, 상기 조립링부의 단부와 이격 간격을 가지는 상부금형; 및
    상기 조립링부의 내면부와 마주하는 상기 상부금형 상에 중공되게 형성되고, 샤프트와 접하는 씰링립부와, 상기 씰링립부보다 확장된 내경을 가지고 단부가 상기 씰링립부보다 완만한 곡률을 가지는 저토크립부에 대응되는 형상을 가지는 립성형부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰 사출장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조립링부는,
    링 형상을 가지는 내향지지부;
    상기 내향지지부의 일단부에 내향 돌출되게 형성되는 축향지지부; 및
    상기 내향지지부의 타단부에 외향 돌출되게 형성되는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰 사출장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부금형은,
    상기 플랜지부가 안착되며, 상기 플랜지부에 대응되는 평탄한 상면부를 가지는 상부안착부;
    상기 상부안착부의 내경부를 이루고, 상기 내향지지부의 외면부와 접하는 링조립부; 및
    상기 링조립부의 하부에 형성되고, 상기 축향지지부가 안착되는 하부안착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰 사출장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부금형은,
    상기 플랜지부에 대응되는 평탄한 저면부를 가지고, 상기 상부안착부와 대향되게 배치되는 플랜지가압부;
    상기 플랜지가압부 중 상기 플랜지부의 외주부와 마주하는 저면부 상에 중공되게 형성되는 변형방지부;
    상기 내향지지부, 상기 축향지지부의 내면부와 마주하고, 상기 립성형부가 형성되며, 사출물이 인입되는 유입로가 형성되는 사출성형부; 및
    상기 사출성형부의 하부에 형성되고, 상기 하부안착부와 접하는 금형밀착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트용 씰 사출장치.
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