KR20200117323A - 접힘방지 기능을 갖는 시일링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접힘방지 기능을 갖는 시일링에 관한 것이다. 이는, 하우징의 샤프트통로를 통과하는 샤프트에 끼워진 상태로 샤프트와 하우징 사이의 틈새를 밀폐하는 것으로서, 일정 내경을 가지며 샤프트의 외주면에 밀착하는 샤프트고정부와; 상기 샤프트고정부와 평행하고 상기 샤프트통로의 내주면을 탄력 가압하여, 상기 내주면과의 사이로의 유체의 누설을 방지하는 패킹립과; 상기 샤프트고정부와 패킹립의 사이에 위치하며, 패킹립의 샤프트고정부를 향하는 탄성변형저항을 감소시키는 여유홈을 가지며, 상기 여유홈의 내부에, 상기 샤프트통로 내주면과 패킹립 사이의 압력상승에 의해 패킹립이 샤프트통로의 내주면으로부터 벌어짐을 방지하는 지지리브가 구비된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 접힘방지 기능을 갖는 시일링은, 여유홈 내에 적용된 다수의 보강용 리브가 패킹립부를 지지하여, 외부로부터 비정상적인 고압의 압력이 전달되더라도, 패킹립부가 상대면 으로부터 들뜰 염려가 없어 그만큼 안정적인 성능을 유지할 수 있다.

Description

접힘방지 기능을 갖는 시일링{Sealing ring with anti-folding function}

본 발명은 시일링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시일링에 가해지는 오일 압력에 의해 시일링이 변형되는 것을 방지하여, 오일의 누설을 효과적으로 차단하는 접힘방지 기능을 갖는 시일링에 관한 것이다.

다양한 종류의 산업용 기계나 수송기계에는, 이를테면, 동력원으로부터 출력된 회전 토크를 통과시키며 변속하는 변속장치가 적용되기 마련이다. 대표적인 변속장치로서 기어박스가 있는데, 기어박스의 하우징 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 하우징과 샤프트 사이의 틈새를 통해 케이싱 외부로 누설될 수 있다. 따라서 샤프트와 하우징의 사이에, 오일의 누설을 방지하고, 외부 이물질이 하우징 내부로 침투하는 것을 차단하는 시일링(sealing ring)을 장착하여야 한다.

또한, 장착된 시일링이 제대로 작동하지 않을 경우에는, 케이싱 내부의 오일이 외부로 누설되거나, 또는 외부 미세 먼지나 이물질이 케이싱 내부로 유입하여 오일을 오염시키게 된다. 케이싱으로부터 누설되는 오일은, 예컨대, 구동부로 흘러들어 전기적 기계적 고장을 유발하기도 한다.

도 1은 종래 시일링(15)의 구조와 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 하우징(10)의 샤프트통로(11)내에 샤프트(13)가 장착되어 있고, 샤프트(13)의 링홈(13a)에는 시일링(15)이 끼워져 있다. 링홈(13a)은 시일링(15)을 설치하기 위해 제작한 홈이다. 샤프트(13)는 그 외주면(13c)이 샤프트통로(11)의 내주면에 최대한 근접한 상태로 화살표 a방향으로 직선이동 가능하다.

상기 시일링(15)은 고무로 성형 제작된 것으로서, 패킹립(15a)과 여유홈(15b)을 갖는다. 패킹립(15a)은, 도면상, 시일링(15)의 상부와 하부 공간을 분리하여, 가령, 오일이나 이물질의 이동을 차단하는 부분으로서, 샤프트통로(11)의 내주면을 탄력 가압한다. 패킹립(15a)은 샤프트통로(11)의 내주면으로부터 화살표 F방향의 반작용력을 받는 상태로 화살표 a방향의 왕복운동을 한다.

여유홈(15b)은, 상기 샤프트통로(11) 내주면을 기준으로 패킹립(15a)의 후방에 형성된 홈으로서, 패킹립(15a)의 탄력적 움직임이 가능하도록 설계 적용된 것이다. 가령, 패킹립(15a)이, 화살표 F방향의 힘을 받을 때, (패킹립(15a)이 샤프트통로(11)에 밀착한 상태를 유지하며) 화살표 b방향으로 미세하게 움직일 수 있는 여지를 제공하는 것이다.

예를 들어, 여유홈(15b)이 고무로 가득 채워져 있을 경우, 패킹립(15a)의 탄력적 움직임이 불가능해져, 진동 흡수성이 현저히 저하하게 됨은 물론, 패킹립(15a)이 샤프트통로의 내주면을 필요이상으로 과도히 가압하여 뻑뻑해진다.

그런데, 상기한 종래의 시일링(15)은, 정상적인 운전 상태에서는 설계된 성능을 발휘하기는 하지만, 외부로부터 가해진 비정상적인 압력에 효과적으로 대응할 수 없다는 단점을 갖는다.

이를테면 샤프트(13)와 샤프트통로(11) 사이의 틈새(14)를 통과해 외주공간부(13d)내에 고압의 압력이 전달된 경우, 패킹립(15a)이 화살표 b방향으로 접혀 샤프트통로(11)의 내주면으로부터 벌어지게 되는 것이다. 이와 같은 패킹립의 접힘 현상 발생시, 외부 오염물질이 하우징 내부로 유입하고, 하우징 내의 오일이 누설되게 됨은 물론이다.

국내 등록특허공보 제10-0499798호 (오일실) 국내 등록실용신안공보 제20-0172681호 (회전축 관통공 밀폐용 오일 실) 국내 등록특허공보 제10-1729600호 (로터리 베인 조타기 액추에이터의 내부 유압실 시일링 시스템)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 외부로부터 비정상적인 고압의 압력이 전달되더라도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 접힘방지 기능을 갖는 시일링을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 접힘방지 기능을 갖는 시일링은, 하우징의 샤프트통로를 통과하는 샤프트에 끼워진 상태로 샤프트와 하우징 사이의 틈새를 밀폐하는 것으로서, 일정 내경을 가지며 샤프트의 외주면에 밀착하는 샤프트고정부와; 상기 샤프트고정부와 평행하고 상기 샤프트통로의 내주면을 탄력 가압하여, 상기 내주면과의 사이로의 유체의 누설을 방지하는 패킹립과; 상기 샤프트고정부와 패킹립의 사이에 위치하며, 패킹립의 샤프트고정부를 향하는 탄성변형저항을 감소시키는 여유홈을 가지며, 상기 여유홈의 내부에, 상기 샤프트통로 내주면과 패킹립 사이의 압력상승에 의해 패킹립이 샤프트통로의 내주면으로부터 벌어짐을 방지하는 지지리브를 갖는다.

또한, 상기 지지리브는; 시일링의 원주방향을 따라 일정 간격을 이룬다.

또한, 상기 지지리브는, 슬릿을 통해 다수의 리브편으로 분할되고, 상기 리브편은; 상기 샤프트고정부측에 일체를 이루는 내측리브편과, 상기 패킹립측에 일체를 이루는 외측리브편으로 이루어진다.

아울러, 상기 슬릿은, 상기 샤프트에 회전토크가 인가되는 상황에서, 내측리브편과 외측리브편의 어긋남을 방지하기 위하여 지그재그의 형태를 취한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 접힘방지 기능을 갖는 시일링은, 여유홈 내에 적용된 다수의 보강용 리브가 패킹립부를 지지하여, 외부로부터 비정상적인 고압의 압력이 전달되더라도, 패킹립부가 상대면 으로부터 들뜰 염려가 없어 그만큼 안정적인 성능을 유지할 수 있다.

도 1은 종래 시일링의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 시일링에서 지지리브의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

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

기본적으로 본 발명의 시일링은 접힘 방지 기능을 갖는다. 본 설명에서의 '접힘'이라 함은, 위에 설명한 바와 같이, 패킹립이 외부로부터 가해진 비정상적인 압력에 의해, 가령, 도 1의 화살표 b방향으로 재껴지는 현상을 의미한다. 시일링이 어느 정도의 탄력적 변형성을 가지는 것은 당연하지만, 패킹립은 항상 샤프트통로의 내주면에 밀착한 상태를 유지해야 한다.

본 발명은 패킹립이 탄성력을 보유한 상태로 항상 샤프트통로 내주면에 밀착한 구조를 제공하는 것이다. 이러한 본 발명의 기본 구성은, 일정 내경을 가지며 샤프트의 외주면에 밀착하는 샤프트고정부와; 상기 샤프트고정부와 평행하고 상기 샤프트통로의 내주면을 탄력 가압하여, 상기 내주면과의 사이로의 유체의 누설을 방지하는 패킹립과; 상기 샤프트고정부와 패킹립의 사이에 위치하며, 패킹립의 샤프트고정부를 향하는 탄성변형저항을 감소시키는 여유홈을 가지며, 상기 여유홈의 내부에, 상기 샤프트통로 내주면과 패킹립 사이의 압력상승에 의해 패킹립이 샤프트통로의 내주면으로부터 벌어짐을 방지하는 지지리브로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링(30)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다. 또한 도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 시일링(30)은, 일정직경을 갖는 샤프트고정부(31), 패킹립(33), 여유홈(30b), 다수의 지지리브(35)를 포함한다. 상기 구성요소들은 시일링(30)의 제작시 동시 성형되어 일체를 이룬다.

샤프트고정부(31)는 일정 내경의 샤프트통로(30a)를 제공하며, 샤프트(13)에 마련되어 있는 링홈(13a)에 채워져 결합한다. 샤프트고정부(31)의 내주면이 링홈(13a)의 외주면에 탄력적으로 밀착함은 물론이다.

또한, 패킹립부(33)는 도 5에 도시한 바와 같이, 샤프트통로(11)의 내주면을 압박하여, 내주면과 패킹립(33) 사이의 틈새를 밀폐시킴으로써 유체의 누설을 방지한다. 당연히, 패킹립(33)와 상기 내주면간의 접촉면은, 일정폭을 가지며 원주방향으로 연장된 링의 형태를 취한다.

상기 여유홈(30b)은 샤프트고정부(31)와 패킹립(33)의 사이에 위치하며 상부로 개방된 홈으로서, 패킹립(33)의 샤프트고정부를 향하는 탄성변형저항을 감소시키는 역할을 한다. 말하자면, 도 5에 도시한 바와 같이, 패킹립(33)에 화살표 b방향의 충격력이 들어왔을 때, 패킹립(33)이 융통성 있게 움직일 수 있는 완충 공간을 제공하는 것이다.

위에 언급한 바와 같이, 여유홈(30b) 자체가 없다면 패킹립(33)의 탄력적 움직임이 불가능해져, 화살표 b방향으로 들어오는 진동의 대부분이 샤프트(13)로 전달됨은 물론, 패킹립(33)이 샤프트통로(11)의 내주면을 필요이상으로 과도히 압박하여 패킹립(33)과 샤프트통로(11)의 마찰력이 증가한다.

한편, 상기 지지리브(35)는 여유홈(30b)의 내부에 일정 간격으로 등각 배치된 것으로서, 비정상적인 압력 상승에 의해, 가령, 도 5의 화살표 p방향으로 가해지는 힘에 의해, 패킹립(33)이 밀리는 것을 방지한다.

도 1을 통해 설명한 바와 같이, 여유홈(15b)이 완전히 비어 있다면, 화살표 p방향의 압력에 의해, 패킹립이 여유홈(15b)측으로 접혀 샤프트통로(11)의 내주면으로부터 분리되지만, 본 실시예에서와 같이 지지리브(35)를 적용함으로써, 패킹립(33)이 적절한 탄력을 유지하면서 샤프트통로의 내주면에 항상 면접한 상태를 유지할 수 있는 것이다.

상기 지지리브(35)의 전체 부피는, 여유홈(30b)의 용적대비 50% 이하로 설계할 수 있다. 아울러 각 지지리브(35)의 개별 사이즈나, 개수는 필요에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.

도 5는 도 2에 도시한 시일링에서 지지리브(35)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 샤프트(13)의 링홈(13a)에 끼워져 있는 시일링(30)의 패킹립(33)가 샤프트통로(11)의 내주면에 탄력적으로 접하고 있다. 패킹립(33)는 내주면으로부터 화살표 b방향의 반작용력을 받는 상태에서 내주면과의 사이로 유체의 누설을 방지한다. 아울러 여유홈(30b)의 내부에는 상기한 지지리브(35)가 구비되어 있다.

상기 구성을 갖는 시일링(30)에 있어서, 외주공간부(13d)내에 강한 압력이 인가되면, 시일링(30)에 화살표 p방향의 힘이 가해진다. 화살표 p방향의 가압력은 패킹립(33)을 샤프트통로(11)의 내주면으로부터 이격시키는 방향으로 작용한다. 하지만 화살표 p방향의 압력은, 상기 지지리브(35)에 의해 상쇄된다. 패킹립(33)이 상기 내주면으로부터 벌어지지 않는 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링의 다른 예를 도시한 도면이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 여유홈(30b)의 내부에 도 2보다 많은 개수의 지지리브(36)가 적용되어 있음을 알 수 있다. 지지리브(36) 자체의 기능은 위에 설명한 지지리브(35)와 동일하다.

상기 지지리브(36)는, 슬릿(36c)을 통해 내측리브편(36a)과 외측리브편(36b)으로 부분 분할된다. 특히, 슬릿(36c)의 간격(u)은, 패킹립(33)의 탄성 변형 높이(도 5의 t) 보다 작다. 변형된 높이라 함은, 도 5에 도시한 바와 같이, 외력이 가해지지 않은 상태에서의 시일링 에지부(30e)와 샤프트통로의 내주면 사이의 거리를 의미한다.

따라서 외력에 의해 내측리브편(36a)과 외측리브편(36b)이 붙는다 하더라도, 패킹립(33)는 내주면으로부터 벌어지지 않는다. 이와 같이 슬릿(36c)을 적용한 이유는, 소음이나 진동을 보다 효과적으로 차단하기 위한 것이다.

아울러 슬릿(36c)은 V자형의 평면 형상을 갖는다. 슬릿(36c)을 V자형으로 적용한 이유는, 샤프트(13)에 회전토크가 인가되는 상황에서, 내측리브편과 외측리브편의 어긋남을 방지하기 위한 것이다. 이를테면 샤프트고정부(31)에 화살표 s방향의 회전력이 가해질 때, 내외측리브편(36a,36b)의 이탈을 방지하는 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접힘방지 기능을 갖는 시일링의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

도 7에 도시한 시일링(30)에 적용된 지지리브(36)는, 그 사이즈가 도 6에 비해 상대적으로 크며, 슬릿(36c)은 지그재그의 형상을 취한다. 슬릿(36c)을 사이에 두고 이격된 내측리브편(36a)은 샤프트고정부(31)에, 외측리브편(36b)은 패킹립(33)에 일체를 이룸은 위에 언급한 바와 같다.

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:하우징 11:샤프트통로
13:샤프트 13a:링홈
13c:외주면 13d:외주공간부
14:틈새 15:시일링
15a:패킹립 15b:여유홈
30:시일링 30a:샤프트통로
30b:여유홈 30e:에지부
31:샤프트고정부 33:패킹립
35:지지리브 36:지지리브
36a:내측리브편 36b:외측리브편
36c:슬릿

Claims (5)

1. 하우징의 샤프트통로를 통과하는 샤프트에 끼워진 상태로 샤프트와 하우징 사이의 틈새를 밀폐하는 것으로서,
   일정 내경을 가지며 샤프트의 외주면에 밀착하는 샤프트고정부와;
   상기 샤프트고정부와 평행하고 상기 샤프트통로의 내주면을 탄력 가압하여, 상기 내주면과의 사이로의 유체의 누설을 방지하는 패킹립과;
   상기 샤프트고정부와 패킹립의 사이에 위치하며, 패킹립의 샤프트고정부를 향하는 탄성변형저항을 감소시키는 여유홈을 가지며,
   상기 여유홈의 내부에, 상기 샤프트통로 내주면과 패킹립 사이의 압력상승에 의해 패킹립이 샤프트통로의 내주면으로부터 벌어짐을 방지하는 지지리브가 구비된 접힘방지 기능을 갖는 시일링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지리브는;
   시일링의 원주방향을 따라 일정 간격을 이루는 접힘방지 기능을 갖는 시일링.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지리브는,
   슬릿을 통해 다수의 리브편으로 분할된 접힘방지 기능을 갖는 시일링.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리브편은;
   상기 샤프트고정부측에 일체를 이루는 내측리브편과,
   상기 패킹립측에 일체를 이루는 외측리브편으로 이루어진 접힘방지 기능을 갖는 시일링.
5. 제4항에 있어서,
   상기 슬릿은,
   상기 샤프트에 회전토크가 인가되는 상황에서, 내측리브편과 외측리브편의 어긋남을 방지하기 위하여 지그재그의 형태를 취하는 접힘방지 기능을 갖는 시일링.

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