KR20200043218A - 스프링이 생략된 회전용 오일씰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링이 생략된 회전용 오일씰에 관한 것이다. 이는, 일정직경의 링의 형태를 취하며, 샤프트에 접하는 메인립 및 더스트립을 갖는 씰본체와; 상기 씰본체에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 일체로 고정된 상태로 메인립을 샤프트측으로 탄력 가압하는 것으로서, 씰본체의 원주방향으로 등각 배치되는 다수의 일체형가압바디를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 스프링이 생략된 회전용 오일씰은, 씰링(sealing) 성능을 유지하면서 샤프트의 회전부담을 최소화하므로, 저토크(low torque) 운전을 가능하게 하여 샤프트를 회전시키기 위한 에너지의 소비를 저감시킴은 물론 수명이 연장된다. 또한 스프링이 사용되지 않으므로 자체의 중량이 가볍고 제작비용이 크게 절약된다.

Description

스프링이 생략된 회전용 오일씰{Springless rotary oil seal}

본 발명은 각종 시스템의 샤프트에 끼워져 오일의 누유를 방지하고 기밀성을 유지하는 회전용 오일씰에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트를 압박하는 스프링을 생략하여 경량화를 실현한 스프링이 생략된 회전용 오일씰에 관한 것이다.

많은 종류의 산업용 기계나 수송기계에는, 이를테면, 동력원으로부터 입력된 회전 토오크를 변속하여 출력하는 다양한 종류의 변속장치가 적용된다. 대표적인 변속장치로서 기어박스가 있는데, 기어박스의 내부에는 다수의 기어가 치합한 상태로 오일과 함께 봉입되어 있다. 상기 오일은 기어박스 내부의 윤활을 위한 것으로서, 가령, 기어의 회전에 따른 마찰을 완화하고 열을 냉각하며 이물질을 씻어내는 역할을 한다.

그런데 상기 오일은 기어박스의 케이싱과 샤프트 사이의 틈새를 통해 케이싱 외부로 누설될 수 있다. 따라서 샤프트와 케이싱의 사이에, 오일의 누설을 방지하고 외부의 이물질이 케이싱 내부로 침투하는 것을 차단하는 회전용 오일씰(oil seal)을 장착하여야 한다.

도 1에 일반적인 회전용 오일씰(10)을 도시하였다.

도시한 바와 같이, 회전용 오일씰(10)은, 씰본체(11), 씰본체의 형태를 유지하는 금속링(15), 씰본체를 샤프트(미도시)측으로 죄어주는 가압용 스프링(13)을 갖는다.

또한, 상기 씰본체(11)의 내측면에는 샤프트의 외주면에 탄력 가압되는 메인립(11a)과 더스트립(11b)이 형성된다. 메인립(11a)은 케이싱 내부 오일의 누유를 방지하는 역할을 하며, 더스트립(11b)은 먼지 등의 미세 입자가 케이싱 내부로 유입하는 것을 차단한다.

상기 스프링(13)은 메인립(11a) 부분을 감싸며 죄는 역할을 함으로써 메인립(11a)이 샤프트의 외주면을 압박하도록 한다. 스프링(13)의 작용에 의해 메인립(11a)의 압박력이 상승한다.

한편, 오일씰(10)은, 회전하는 샤프트에 대한 안정적인 씰링을 유지해야 하는 동시에, 샤프트의 토크 상승을 최소화 하여야 한다. 오일씰이 샤프트에 가하는 마찰 항력을 최소화함으로써, 가령, 엔진을 구동하기 위한 에너지 소모량을 줄일 수 있기 때문이다. 그런데 종래의 회전형 오일씰은 씰링을 주목적으로 설계되어 샤프트를 필요 이상으로 압박한다는 단점을 갖는다. 이러한 과도한 압박은 오일씰의 수명을 단축시킴은 물론 샤프트를 회전시키기 위한 소비 에너지를 증가시킨다.

국내 공개특허공보 제10-2006-0122471호 (차량용 휠 베어링의 저토크 팩실구조)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 저토크(low torque) 운전을 가능하게 하여 샤프트를 회전시키기 위한 에너지의 소비를 저감시킴은 물론 수명이 연장되고, 자체의 중량이 가벼우며 제작비용이 크게 절약되는 스프링이 생략된 회전용 오일씰을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 스프링이 생략된 회전용 오일씰은, 일정직경의 링의 형태를 취하며, 샤프트에 접하는 메인립 및 더스트립을 갖는 씰본체와; 상기 씰본체에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 일체로 고정된 상태로 메인립을 샤프트측으로 탄력 가압하는 것으로서, 씰본체의 원주방향으로 등각 배치되는 다수의 일체형가압바디를 포함한다.

또한, 상기 씰본체에, 씰본체의 원주방향으로 연장되며 일정폭을 가지며, 상기 메인립과 직각의 사이각을 갖는 벽부가 마련되어 있고. 상기 메 인립에, 씰본체의 중심을 기준으로 일정 직경을 갖는 가압면부 및 상기 제1가압면부와 나란한 제2가압면부가 형성되어 있으며, 상기 일체형가압바디는, 상기 벽부에 지지된 상태로 제1가압면부를 샤프트측으로 탄력 가압한다.

아울러, 상기 일체형가압바디는, 벽부에 고정된 상태로 제2가압면부측으로 연장되어, 제1가압면부 및 제2가압면부를 동시에 가압 지지한다.

또한, 상기 일체형가압바디는, 제1가압면부에 면접하되, 제1가압면부로부터 분리되어 제1가압면부와의 사이에 틈새를 갖는다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 스프링이 생략된 회전용 오일씰은, 씰링(sealing) 성능을 유지하면서 샤프트의 회전부담을 최소화하므로, 저토크(low torque) 운전을 가능하게 하여 샤프트를 회전시키기 위한 에너지의 소비를 저감시킴은 물론 수명이 연장된다.

또한 스프링이 사용되지 않으므로 자체의 중량이 가볍고 제작비용이 크게 절약된다.

도 1은 종래 회전용 오일씰의 구조를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링이 생략된 회전용 오일씰을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 스프링 오일씰의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 스프링 오일씰의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

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

후술할 실시예를 통해 다룰 본 발명의 회전용 오일씰은, 축회전하는 샤프트를 감싸며 샤프트의 길이방향을 통한 오일의 누설이나 외부 이물질의 침투를 차단하는 것으로서, 저토크 운전을 가능하게 함과 아울러 자체의 무게를 줄이기 위해 스프링을 제거한 구조를 갖는다.

이러한 본 발명의 회전용 오일씰의 기본 구조는, 일정직경의 링의 형태를 취하며, 샤프트에 접하는 메인립 및 더스트립을 갖는 씰본체와; 상기 씰본체에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과; 상기 씰본체에 일체로 고정된 상태로 메인립을 샤프트측으로 탄력 가압하는 것으로서, 씰본체의 원주방향으로 등각 배치되는 다수의 일체형가압바디로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링이 생략된 회전용 오일씰(30)을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시한 스프링 오일씰의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전용 오일씰(30)은, 링형 씰본체(31), 금속링(15), 다수의 일체형가압바디(35)를 구비한다.

상기 씰본체(31)는 신축성 고무로 제작된 것으로서 일정직경을 갖는 링의 형태를 취하며 그 중앙으로 샤프트(S)를 통과시킨다. 또한 금속링(15)은 씰본체(31)의 원주방향으로 연장되며 씰본체(31)에 매립된 상태로 씰본체(31)의 형상을 유지하는 역할을 한다.

한편, 상기 씰본체(31)에는, 벽부(32), 메인립(33), 더스트립(37)이 형성되어 있다.

벽부(32)는, 메인립(33)을 기준으로, 씰본체(31)의 반지름 방향 외측에 위치하며 일정폭을 가지는 부분으로서, 씰본체(31)의 원주방향으로 연장되며 메인립(33)과 직각의 사이각을 갖는다. 상기 반지름 방향이라 함은, 씰본체(31)의 중심부, 말하자면 샤프트(S)의 중심축선을 중심으로 하는 반지름 방향을 의미한다. 벽부(32)의 폭(W)는 오일씰의 모델에 따라 달라진다.

상기 메인립(33)은, 샤프트(S)의 외주면에 대해 슬라이딩 가능하도록 접하며 화살표 a방향으로 다가오는 오일의 누설을 방지하는 역할을 한다. 또한 더스트립(37)은 메인립(33)과 나란하게 연장되며 화살표 b방향으로 침투하는 미세먼지 등의 오염물질을 차단한다.

또한, 상기 메인립(33)의 외측면, 즉, 반지름 방향 외측면에는 제1가압면부(33a) 및 제2가압면부(33b)가 마련되어 있다. 상기 제1,2가압면부(33a,33b)는, 씰본체의 중심부를 기준으로 일정 직경을 갖는다. 말하자면 샤프트(S)의 중심축선으로부터 제1가압면부(33a) 및 제2가압면부(33b) 까지의 거리는 방위에 관계없이 일정한 것이다. 상기 제1가압면부(33a)와 벽부(32)는 직각의 사이각을 갖는다.

특히, 상기 제1가압면부(33a)와 벽부(32)의 사이에는 일체형가압바디(35)가 배치된다. 상기 일체형가압바디(35)는 벽부(32)와 제1가압면부(33a)의 사이에 개재된 탄성부재로서, 샤프트(S)에 오일씰(30)을 채운 상태에서, 오일씰(30)에 전달되는 화살표 f방향의 반작용력에 의해 압축되지 않으려고 화살표 z방향으로 반발한다.

상기한 화살표 z방향의 반발력은, 메인립(33)에 작용하여 메인립(33)이 샤프트(S)를 압박하도록 한다. 결과적으로 일체형가압바디(35)가 종전의 스프링(도 1의 스프링13)의 역할을 하는 것이다.

상기 일체형가압바디(35)는 씰본체(31)와 동일한 재질로 구현될 수 있으며 벽부(32)에 일체를 이룬다. 또한, 일체형가압바디(35)는 제1가압면부(33a)에 대해서 일체를 이루거나 분리될 수 있다. 일체형가압바디(35)가 제1가압면부(33a)와 분리되면, 일체형가압바디(35)와 제1가압면부(33a)의 사이에 틈새(36) 형성된다. 틈새(36)가 형성되더라도 (마찰력이 존재하므로) 화살표 z방향의 반발력이 제1가압면부(33a)로 전달되는 것은 변함없다.

아울러, 틈새(36)가 위치할 경우, 일체형가압바디(35)가 제1가압면부(33a)로부터 벌어질 수 있으므로, 가령 오일씰(30)에 화살표 p방향 힘이 가해지더라도 메인립(33)이 샤프트(S)로부터 들뜨지 않는다. 외부로부터 가해지는 각종 잡력에 대한 오일씰(30)의 신뢰성이 그만큼 높은 것이다.

상기 구성을 갖는 일체형가압바디(35)는, 씰본체(31)의 원주방향으로 일정간격을 이룬다. 이를테면, 샤프트(S)의 중심축선을 기준으로 10도 내지 15도의 각도로 등각 배치되는 것이다.

도 4는 도 2에 도시한 스프링 오일씰(30)의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 일체형가압바디(35)가, 제2가압면부측으로 더욱 연장되어 있음을 알 수 있다. 일체형가압바디(35)의 저면이 제1,2가압면부(33a,33b)에 밀착함은 물론이다.

아울러, 일체형가압바디(35)를 제1,2가압면부(33a,33b)에 일체화 시킬 수도 있고, 일체형가압바디(35)와 제1,2가압면부(33a,33b)의 사이에 틈새(도 3의 36)를 형성할 수도 있다.

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:오일씰 11:씰본체
11a:메인립 11b:더스트립
13:스프링 15:금속링
30:오일씰 31:씰본체
32:벽부 33:메인립
33a:제1가압면부 33b:제2가압면부
35:일체형가압바디 36:틈새
37:더스트립
S:샤프트

Claims (4)

1. 일정직경의 링의 형태를 취하며, 샤프트에 접하는 메인립 및 더스트립을 갖는 씰본체와;
   상기 씰본체에 매립되어 씰본체의 형태를 유지하는 금속링과;
   상기 씰본체에 일체로 고정된 상태로 메인립을 샤프트측으로 탄력 가압하는 것으로서, 씰본체의 원주방향으로 등각 배치되는 다수의 일체형가압바디를 포함하는 스프링이 생략된 회전용 오일씰.
2. 제1항에 있어서,
   상기 씰본체에, 씰본체의 원주방향으로 연장되며 일정폭을 가지며, 상기 메인립과 직각의 사이각을 갖는 벽부가 마련되어 있고.
   상기 메인립에, 씰본체의 중심을 기준으로 일정 직경을 갖는 가압면부 및 상기 제1가압면부와 나란한 제2가압면부가 형성되어 있으며,
   상기 일체형가압바디는,
   상기 벽부에 지지된 상태로 제1가압면부를 샤프트측으로 탄력 가압하는 스프링이 생략된 회전용 오일씰.
3. 제2항에 있어서,
   상기 일체형가압바디가, 벽부에 고정된 상태로 제2가압면부측으로 연장되어, 제1가압면부 및 제2가압면부를 동시에 가압 지지하는 스프링이 생략된 회전용 오일씰.
4. 제2항에 있어서,
   상기 일체형가압바디는, 제1가압면부에 면접하되, 제1가압면부로부터 분리되어 제1가압면부와의 사이에 틈새를 갖는 스프링이 생략된 회전용 오일씰.

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